(57)【要約】【課題】信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができるようにする。【解決手段】  ID要求を取得するとUD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、各自のIDを１ビットずつリーダライタ１００１に送信する。UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、１ビットの情報を送信するとともに、その時の通信媒体（ユーザ）上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンを判定する。そして、コリジョンが発生したと判定した場合、そのコリジョン発生時に所定の値を送信したUD１００２乃至UD１００４は、次以降のビットの送信を中止する。本発明は、通信システムに適用することができる。【選択図】図３５
2006352700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置を備える通信システムであって、
前記通信装置は、
前記通信媒体を介して、前記送信信号を前記他の通信装置に送信する送信手段と、
前記送信手段により前記送信信号が所定量送信される毎に、前記通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記伝送信号に基づいて、前記通信媒体上において、前記送信手段により送信された前記送信信号と、前記他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段と、
前記信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、前記送信手段による前記送信信号の送信を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置であって、
前記通信媒体を介して、前記送信信号を前記他の通信装置に送信する送信手段と、
前記送信手段により前記送信信号が所定量送信される毎に、前記通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記伝送信号に基づいて、前記通信媒体上において、前記送信手段により送信された前記送信信号と、前記他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段と、
前記信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、前記送信手段による前記送信信号の送信を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記送信手段により前記送信信号が１ビット送信される毎に、前記伝送信号を検出する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記信号衝突判定手段は、前記検出手段により検出された前記伝送信号を、前記送信手段により送信された前記送信信号と比較し、各信号の特徴が一致しない場合、前記信号衝突が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記信号衝突判定手段により前記信号衝突が発生したと判定された場合、前記送信信号の送信を停止するように前記送信手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記信号衝突判定手段により前記信号衝突が発生したと判定された場合、前記信号衝突の発生時に前記送信手段が送信した前記送信信号の値に基づいて、次の送信機会における、前記送信手段による前記送信信号の送信タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記信号衝突の発生時に前記送信手段が送信した前記送信信号の値が所定の値である場合、前記送信タイミングを早くもしくは遅くするように制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記信号衝突判定手段により前記信号衝突が発生したと判定された場合、次の送信機会における、前記送信手段の送信タイミングであるタイムスロットの数を現在の数よりも増加させるように制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項９】
前記送信手段は、予め用意された送信タイミングである、２つのタイムスロットのいずれかにおいて前記送信信号を送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項１０】
通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置の通信方法であって、
前記通信媒体を介して、前記送信信号を前記他の通信装置に送信するように制御する送信ステップと、
前記送信ステップの処理により制御されて前記送信信号が所定量送信される毎に、前記通信媒体上を伝送される伝送信号を検出するように制御する検出ステップと、
前記検出ステップの処理により制御されて検出された前記伝送信号に基づいて、前記通信媒体上において、前記送信ステップの処理により制御されて送信された前記送信信号と、前記他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定ステップと、
前記信号衝突判定ステップの判定結果に基づいて、前記送信ステップの処理による前記送信信号の送信を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する処理をコンピュータに行わせるプログラムであって、
前記通信媒体を介して、前記送信信号を前記他の通信装置に送信するように制御する送信ステップと、
前記送信ステップの処理により制御されて前記送信信号が所定量送信される毎に、前記通信媒体上を伝送される伝送信号を検出するように制御する検出ステップと、
前記検出ステップの処理により制御されて検出された前記伝送信号に基づいて、前記通信媒体上において、前記送信ステップの処理により制御されて送信された前記送信信号と、前記他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定ステップと、
前記信号衝突判定ステップの判定結果に基づいて、前記送信ステップの処理による前記送信信号の送信を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができるようにする通信システム、通信装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信システムにおいて、同一の通信媒体に複数の送信装置より信号が同時に送信されると、信号衝突（コリジョン（Collision））が発生するため、受信装置において正しく信号が受信されないことがあった。特に、あるデバイスからブロードキャストで送信された要求に対して他のデバイスがそれぞれ応答するような場合、各デバイスの応答タイミングが互いに一致する可能性が高く、信号衝突の発生確率が高くなる。
【０００３】
例えば、近距離無線通信が行われる非接触型ICカードシステムにおいて、通信可能な範囲に存在するICカードに対してリーダライタが識別情報を要求する場合、リーダライタはその要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。そのリーダライタと通信可能な範囲に複数のICカードが存在する場合、各ICカードは、その要求に対してそれぞれ応答して各自の識別情報を送信するが、その送信タイミングが互いに一致する可能性が高くなるので、信号衝突の発生によりリーダライタが各識別情報を正しく取得することができない恐れが高くなる。
【０００４】
これに対して例えば、デバイス毎に特定のコードや周波数を割り当てることにより信号衝突を回避する方法があるが、例えば、近距離無線通信が行われる非接触型ICカードシステム等のように、デバイス（この場合ICカードやリーダライタ）の数が多い場合、割り当てるコードや周波数が不足してしまう。
【０００５】
そこで、通信処理にタイムスロットを設け、信号を送信するタイミングをデバイス間で意図的にずらす方法がある（例えば特許文献１参照）。つまり１つの信号送信処理において、その送信タイミング（タイムスロット）が時間的に複数設けられており、各デバイスは、信号送信時に、乱数を生成し、その生成した乱数に応じたタイミング（タイムスロット）において信号を送信する。このようにすることにより、信号の送信タイミングが分散されるので信号衝突の発生を抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようにタイムスロットを設ける方法においても、信号を送信するタイミングを乱数により決定するため、信号衝突が発生する場合がある。その場合、信号を受信するリーダライタは、信号衝突が回避され、正しい識別情報を受信することができるまで、くりかえし要求する。つまり、上述したタイムスロットを設ける方法においても、信号衝突が発生すると通信処理速度が大幅に低下してしまう恐れがあった。
【０００８】
なお、タイムスロット数をさらに増加させることにより、信号衝突の発生確率をより低下させることが可能であるが、タイムスロット数が増加することにより送信処理に割り当てられる期間が長くなってしまうので、信号衝突の発生の有無に関わらず通信処理時間が増大し、通信処理速度が不要に低下してしまう恐れがあった。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制するようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の通信システムは、通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置を備える通信システムであって、通信装置においては、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信する送信手段と、送信手段により送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段と、検出手段により検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信手段により送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段と、信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、送信手段による送信信号の送信を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の通信装置は、通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置であって、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信する送信手段と、送信手段により送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段と、検出手段により検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信手段により送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段と、信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、送信手段による送信信号の送信を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
前記検出手段は、送信手段により送信信号が１ビット送信される毎に、伝送信号を検出するようにすることができる。
【００１３】
前記信号衝突判定手段は、検出手段により検出された伝送信号を、送信手段により送信された送信信号と比較し、各信号の特徴が一致しない場合、信号衝突が発生したと判定するようにすることができる。
【００１４】
前記制御手段は、信号衝突判定手段により信号衝突が発生したと判定された場合、送信信号の送信を停止するように送信手段を制御するようにすることができる。
【００１５】
前記制御手段は、信号衝突判定手段により信号衝突が発生したと判定された場合、信号衝突の発生時に送信手段が送信した送信信号の値に基づいて、次の送信機会における、送信手段による送信信号の送信タイミングを制御するようにすることができる。
【００１６】
前記制御手段は、信号衝突の発生時に送信手段が送信した送信信号の値が所定の値である場合、送信タイミングを早くもしくは遅くするように制御するようにすることができる。
【００１７】
前記制御手段は、信号衝突判定手段により信号衝突が発生したと判定された場合、次の送信機会における、送信手段の送信タイミングであるタイムスロットの数を現在の数よりも増加させるように制御するようにすることができる。
【００１８】
前記送信手段は、予め用意された送信タイミングである、２つのタイムスロットのいずれかにおいて送信信号を送信するようにすることができる。
【００１９】
本発明の通信方法は、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信するように制御する送信ステップと、送信ステップの処理により制御されて送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出するように制御する検出ステップと、検出ステップの処理により制御されて検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信ステップの処理により制御されて送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定ステップと、信号衝突判定ステップの判定結果に基づいて、送信ステップの処理による送信信号の送信を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明のプログラムは、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信するように制御する送信ステップと、送信ステップの処理により制御されて送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出するように制御する検出ステップと、検出ステップの処理により制御されて検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信ステップの処理により制御されて送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定ステップと、信号衝突判定ステップの判定結果に基づいて、送信ステップの処理による送信信号の送信を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の通信システムにおいては、通信媒体を介して他の通信装置に送信信号を送信する通信装置が備えられ、通信装置においては、通信媒体を介して、送信信号が他の通信装置に送信され、その送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号が検出され、その検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かが判定され、その判定結果に基づいて、送信信号の送信が制御される。
【００２２】
本発明の通信装置及び方法、並びにプログラムにおいては、通信媒体を介して、送信信号が他の通信装置に送信され、その送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号が検出され、その検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かが判定され、その判定結果に基づいて、送信信号の送信が制御される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２５】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加されたりする発明の存在を否定するものではない。
【００２６】
本発明においては、通信媒体（例えば、図３４のユーザ）を介して他の通信装置（例えば、図３４のリーダライタ）に送信信号を送信する通信装置（例えば、図３４のUD）を備える通信システム（例えば、図３４の通信システム）が提供される。この通信システムでは、通信装置が、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信する送信手段（例えば、図３８のビット出力部）と、送信手段により送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段（例えば、図３８の信号検出部）と、検出手段により検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信手段により送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段（例えば、図３８のコリジョン判定部）と、信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、送信手段による送信信号の送信を制御する制御手段（例えば、図３８の出力制御部）とを備える。
【００２７】
本発明においては、通信媒体（例えば、図３４のユーザ）を介して他の通信装置（例えば、図３４のリーダライタ）に送信信号を送信する通信装置（例えば、図３４のUD）が提供される。この通信装置では、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信する送信手段（例えば、図３８のビット出力部）と、送信手段により送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出する検出手段（例えば、図３８の信号検出部）と、検出手段により検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信手段により送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定手段（例えば、図３８のコリジョン判定部）と、信号衝突判定手段の判定結果に基づいて、送信手段による送信信号の送信を制御する制御手段（例えば、図３８の出力制御部）とを備える。
【００２８】
本発明においては、通信媒体（例えば、図３４のユーザ）を介して他の通信装置（例えば、図３４のリーダライタ）に送信信号を送信する通信装置（例えば、図３４のUD）の通信方法が提供される。この通信方法においては、通信媒体を介して、送信信号を他の通信装置に送信するように制御する送信ステップ（例えば、図４１のステップＳ２０２）と、送信ステップの処理により制御されて送信信号が所定量送信される毎に、通信媒体上を伝送される伝送信号を検出するように制御する検出ステップ（例えば、図４１のステップＳ２０３）と、検出ステップの処理により制御されて検出された伝送信号に基づいて、通信媒体上において、送信ステップの処理により制御されて送信された送信信号と、他の通信装置より送信された他の信号による信号衝突が発生したか否かを判定する信号衝突判定ステップ（例えば、図４１のステップＳ２０４）と、信号衝突判定ステップの判定結果に基づいて、送信ステップの処理による送信信号の送信を制御する制御ステップ（例えば、図４１のステップＳ２０６およびステップＳ２０７）とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明のプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態（但し一例）は、本発明の通信方法と同様である。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。最初に、図１乃至図３３を参照して、本発明を適用する通信システムの例として、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することによって、利用環境の制約を受けない通信システムについて説明する。
【００３１】
図１は、物理的な基準点経路を用いずに通信信号伝達経路のみによって通信を行う通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【００３２】
図１において、通信システム１００は、送信装置１１０、受信装置１２０、および通信媒体１３０により構成され、送信装置１１０と受信装置１２０が通信媒体１３０を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム１００において、送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して伝送され、受信装置１２０により受信される。
【００３３】
送信装置１１０は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３を有している。送信信号電極１１１は、通信媒体１３０を介して伝送させる信号を送信するために設けられた電極対の一方の電極であり、その電極対の他方の電極である送信基準電極１１２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部１１３は、送信信号電極１１１と送信基準電極１１２との間に設けられ、これらの電極間に受信装置１２０へ伝達したい電気信号（電位差）を与える。
【００３４】
受信装置１２０は、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。受信信号電極１２１は、通信媒体１３０を介して伝送される信号を受信するために設けられた電極対の一方の電極であり、その電極対の他方の電極である受信基準電極１２２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部１２３は、受信信号電極１２１と受信基準電極１２２との間に設けられ、通信媒体１３０を介して伝送される信号によってこれらの電極間に生じた電気信号（電位差）を検知し、その電気信号を所望の電気信号に変換し、送信装置１１０の送信部１１３で生成された電気信号を復元する。
【００３５】
通信媒体１３０は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体１３０は、銅、鉄、またはアルミ等の金属に代表される導電体、純水、ゴム、ガラス等に代表される誘電体、または、これらの複合体である生体や、食塩水等の電解液のように、導体としての性質と誘電体としての性質を併せ持つ素材により構成される。また、この通信媒体１３０の形状はどのようなものであってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等であってもよく、さらにこれら以外の任意の形状であってもよい。
【００３６】
このような通信システム１００において、はじめに、各電極と、通信媒体または装置周辺空間との関係について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、通信媒体１３０が完全導体であるものとする。また、送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間、および、受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間には空間が存在し、電気的な結合はないものとする。すなわち、送信信号電極１１１または受信信号電極１２１と、通信媒体１３０との間には、それぞれ、静電容量が形成される。
【００３７】
また、送信基準電極１１２は送信装置１１０周辺の空間に向くように設けられており、受信基準電極１２２は受信装置１２０周辺の空間に向くように設けられている。一般的に、導体球が空間に存在する場合、その導体球と空間との間には静電容量が形成される。例えば、導体の形状を半径ｒ［ｍ］の球としたとき、その静電容量Ｃは、以下の式（１）のように求められる。
【００３８】
【数１】
2006352700.tif 000003
【００３９】
式（１）において、πは円周率を示す。また、εは誘電率を示し、以下の式（２）のように求められる。
【００４０】
【数２】
2006352700.tif 000004
【００４１】
ただし、式（２）において、ε0は、真空中の誘電率を示し、８．８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］である。また、εrは比誘電率を示し、真空の誘電率ε0に対する比率を示す。
【００４２】
上述した式（１）に示されるように半径ｒが大きい程、静電容量Ｃは大きくなる。なお、球以外の複雑な形状の導体の静電容量Ｃの大きさは、上述した式（１）のように、簡単に表現することはできないが、その導体の表面積の大きさに応じて変化することは明らかである。
【００４３】
以上のように、送信基準電極１１２は、送信装置１１０周辺の空間に対して静電容量を形成し、受信基準電極１２２は、受信装置１２０周辺の空間に対して静電容量を形成する。すなわち、送信装置１１０および受信装置１２０の外部の仮想無限遠点からみたとき、送信基準電極１１２や受信基準電極１２２の電位は、静電容量の増加に伴って変動のしにくさも増加することを示している。
【００４４】
次に、通信システム１００における通信の原理について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、または前後関係等から、コンデンサを単に静電容量と表現する場合もあるが、これらは同意である。
【００４５】
また、以下において、図１の送信装置１１０と受信装置１２０は、装置間が十分な距離を保つように配置されており、相互の影響を無視できるものとする。また、送信装置１１０において、送信信号電極１１１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、送信基準電極１１２は送信信号電極１１１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。同様に、受信装置１２０において、受信信号電極１２１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、受信基準電極１２２は受信信号電極１２１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。さらに、実際には、送信信号電極１１１、受信信号電極１２１、および通信媒体１３０も、空間内に配置されている以上、それぞれ空間に対する静電容量を有することになるが、ここでは、説明の便宜上、それらを無視できるものとする。
【００４６】
図２は、図１の通信システム１００を等価回路で表した図である。通信システム２００は、通信システム１００を等価回路で表したものであり、実質的に通信システム１００と等価である。
【００４７】
すなわち、通信システム２００は、送信装置２１０、受信装置２２０、および接続線２３０を有しているが、この送信装置２１０は図１に示される通信システム１００の送信装置１１０に対応し、受信装置２２０は図１に示される通信システム１００の受信装置１２０に対応し、接続線２３０は図１に示される通信システム１００の通信媒体１３０に対応する。
【００４８】
図２の送信装置２１０において、信号源２１３−１および送信装置内基準点２１３−２は、図１の送信部１１３に対応する。信号源２１３−１は、送信用の信号として、特定周期ω×ｔ［rad］の正弦波を生成する。ここで、ｔ［ｓ］は時間を示す。また、ω［rad/s］は角周波数を示し、以下の式（３）のように表すことができる。
【００４９】
【数３】
2006352700.tif 000005
【００５０】
式（３）において、πは円周率、ｆ［Hz］は信号源２１３−１が生成する信号の周波数を示す。送信装置内基準点２１３−２は、送信装置２１０内における回路のグランドに接続される点である。つまり信号源２１３−１の端子の一方は、送信装置２１０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００５１】
Cte２１４は、コンデンサであり、図１の送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cte２１４は、信号源２１３−１の送信装置内基準点２１３−２と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Ctg２１５は、コンデンサであり、図１の送信基準電極１１２の空間に対する静電容量を表すものである。Ctg２１５は、信号源２１３−１の送信装置内基準点２１３−２側の端子と、空間上の、送信装置２１０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す基準点２１６との間に設けらている。
【００５２】
図２の受信装置２２０において、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および受信装置内基準点２２３−３は、図１の受信部１２３に対応する。Rr２２３−１は、受信信号を取り出すための負荷抵抗（受信負荷）である。増幅器により構成される検出器２２３−２は、このRr２２３−１の両側の端子間の電位差を検出して増幅する。受信装置内基準点２２３−３は、受信装置２２０内における回路のグランドに接続される点である。つまりRr２２３−１の端子の一方（検出器２２３−２の入力端子の一方）は、受信装置２２０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００５３】
なお、検出器２２３−２が、さらに、例えば、検出した変調信号を復調したり、検出された信号に含まれる符号化された情報を復号したりする等、その他の機能を備えるようにしてもよい。
【００５４】
Cre２２４は、コンデンサであり、図１の受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cre２２４は、Rr２２３−１の受信装置内基準点２２３−３と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Crg２２５は、コンデンサであり、図１の受信基準電極１２２の空間に対する静電容量を表すものである。Crg２２５は、Rr２２３−１の受信装置内基準点２２３−３側の端子と、空間上の、受信装置１２０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す基準点２２６との間に設けらている。
【００５５】
接続線２３０は、完全導体である通信媒体１３０を表している。なお、図２の通信システム２００において、Ctg２１５とCrg２２５は、等価回路上、基準点２１６と基準点２２６を介して、互いに電気的に接続されているように表現されているが、実際には、これらは互いに電気的に接続されている必要はなく、それぞれが、送信装置２１０または受信装置２２０周辺の空間に対して静電容量を形成していればよい。導体があれば、周囲の空間に対して、必ずその表面積の大きさに比例した静電容量が形成されることが重要である。なお、基準点２１６と基準点２２６が電気的に接続されている必要はなく、互いに独立であってもよい。
【００５６】
また、図１の通信媒体１３０が完全導体である場合、接続線２３０の導電率は無限大とみなせるので、図２の接続線２３０の長さは通信に影響しない。なお、通信媒体１３０が導電率の十分な導体であれば、実用上、送信装置と受信装置間との距離は通信の安定性に影響しない。従って、このような場合、送信装置２１０と受信装置２２０との距離はどんなに長くてもよい。
【００５７】
通信システム２００において、信号源２１３−１、Rr２２３−１、Cte２１４、Ctg２１５、Cre２２４、およびCrg２２５から成る回路が形成されている。直列接続された四つのコンデンサ（Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５）の合成容量Ｃxは以下の式（４）で表すことができる。
【００５８】
【数４】
2006352700.tif 000006
【００５９】
また、信号源２１３−１が生成する正弦波ｖt（ｔ）を、以下の式（５）のように表す。
【００６０】
【数５】
2006352700.tif 000007
【００６１】
ここで、Ｖm［Ｖ］は信号源電圧の最大振幅電圧を表しており、θ［rad］は初期位相角を表している。このとき、信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖtrms［Ｖ］は以下の式（６）のように求めることができる。
【００６２】
【数６】
2006352700.tif 000008
【００６３】
回路全体での合成インピーダンスＺは、次の式（７）のように求めることができる。
【００６４】
【数７】
2006352700.tif 000009
【００６５】
つまり、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖrrmsは式（８）のように求めることができる。
【００６６】
【数８】
2006352700.tif 000010
【００６７】
従って、式（８）に示されるように、Rr２２３−１の抵抗値が大きい程、また、静電容量Ｃxが大きく、信号源２１３−１の周波数ｆ［Hz］が高い程、１/((２×π×ｆ×Ｃx)2)の項が小さくなり、Rr２２３−１の両端に、より大きな信号を生じさせることができる。
【００６８】
例えば、送信装置２１０の信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖtrmsを２［Ｖ］に固定し、信号源２１３−１が生成する信号の周波数ｆを１［MHz］、１０［MHz］、または１００［MHz］とし、Rr２２３−１の抵抗値を１０Ｋ［Ω］、１００Ｋ［Ω］、または１Ｍ［Ω］とし、回路全体の静電容量Ｃxを０．１［ｐＦ］、１［ｐＦ］、または１０［ｐＦ］としたときの、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖrrmsの計算結果は図３に示される表２５０のようになる。
【００６９】
表２５０に示されるように、電圧の実効値Ｖrrmsの計算結果は、その他の条件が同じ場合、周波数ｆが１［MHz］のときよりも１０［MHz］のときの方が大きくなり、受信負荷であるRｒ２２３−１の抵抗値が１０Ｋ［Ω］のときよりも１Ｍ［Ω］の時のほうが大きくなり、静電容量Ｃxが０．１［ｐＦ］のときよりも１０［ｐＦ］の時のほうが大きな値をとる。すなわち、周波数ｆの値、Rr２２３−１の抵抗値、および静電容量Ｃxが大きいほど、大きな電圧の実効値Ｖrrms得られる。
【００７０】
また、表２５０より、ピコファラド以下の静電容量でも、Rr２２３−１には電気信号が発生することが分かる。すなわち、伝送される信号の信号レベルが微小な場合、受信装置２２０の検出器２２３−２によって検出した信号を増幅する等すれば、通信が可能となる。
【００７１】
次に、以上に示した等価回路の通信システム２００の各パラメータの算出例を、図４を参照して具体的に説明する。図４は、通信システム１００の物理的な構成による影響も含めて演算例を説明するための図である。
【００７２】
図４に示される通信システム３００は、図１の通信システム１００に対応するシステムであり、図２の通信システム２００に通信システム１００の物理的な構成に関する情報を付加したものである。つまり、通信システム３００は、送信装置３１０、受信装置３２０、および通信媒体３３０を有している。図１の通信システム１００と対比して説明すると、送信装置３１０は送信装置１１０に対応し、受信装置３２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体３３０は、通信媒体１３０に対応する。
【００７３】
送信装置３１０は、送信信号電極１１１に対応する送信信号電極３１１、送信基準電極１１２に対応する送信基準電極３１２、および送信部１１３に対応する信号源３１３−１を有している。つまり、信号源３１３−１の両側の端子の一方に送信信号電極３１１が接続され、他方に送信基準電極３１２が接続されている。送信信号電極３１１は、通信媒体３３０に近接するように設けられている。送信基準電極３１２は、通信媒体３３０に影響されない程度に通信媒体３３０から離されて設けられており、送信装置３１０の外部の空間に対して静電容量を有するように構成されている。なお、図２においては、送信部１１３には、信号源２１３−１および送信装置内基準点２１３−２が対応するように説明したが、図４の場合、説明の便宜上、この送信装置内基準点は省略している。
【００７４】
受信装置３２０も、送信装置３１０の場合と同様に、受信信号電極１２１に対応する受信信号電極３２１、受信基準電極１２２に対応する受信基準電極３２２、および受信部１２３に対応するRr３２３−１および検出器３２３−２を有している。つまり、Rr３２３−１の両側の端子の一方に受信信号電極３２１が接続され、他方に受信基準電極３２２が接続されている。受信信号電極３２１は、通信媒体３３０に近接するように設けられている。受信基準電極３２２は、通信媒体３３０に影響されない程度に通信媒体３３０から離されて設けられており、受信装置３２０の外部の空間に対して静電容量を有するように構成されている。なお、図２において受信部１２３には、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および受信装置内基準点２２３−３が対応するように説明したが、図４の場合、説明の便宜上、この受信装置内基準点は省略している。
【００７５】
なお、通信媒体３３０は、図１や図２の場合と同様に完全導体であるものとする。送信装置３１０と受信装置３２０は、互いに十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。また、送信信号電極３１１は通信媒体３３０とのみ静電結合している。また、送信基準電極３１２は送信信号電極３１１に対して十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。同様に、受信信号電極３２１は通信媒体３３０とのみ静電結合している。また、受信基準電極３２２は受信信号電極３２１に対して十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。なお厳密には、送信信号電極３１１、受信信号電極３２１、および通信媒体３３０は、空間に対する静電容量を有するが、ここでは、説明の便宜上、これらについて無視できるものとする。
【００７６】
図４に示されるように、通信システム３００において、通信媒体３３０の一方の端に送信装置３１０が配置され、もう一方の端に受信装置３２０が配置されている。
【００７７】
送信信号電極３１１と通信媒体３３０の間には距離dte［ｍ］の間隔があるものとする。また、送信信号電極３１１が、片面の表面積がSte［ｍ2］である導体円板とすると、通信媒体３３０との間で形成される静電容量Cte３１４は次の式（９）のように求めることが出来る。
【００７８】
【数９】
2006352700.tif 000011
【００７９】
式（９）は、一般に平行平板の静電容量として知られている算出式である。上式で、εは誘電率を示すが、いま、通信システム３００は空気中に置かれているものとすると、比誘電率εrはほぼ１とみなせるので、誘電率εは、真空における誘電率ε0と等価とみなすことができる。送信信号電極３１１の表面積Steを２×１０-3［ｍ2］（直径約５［cm］）とし、間隔dteを５×１０-3［ｍ］（５［mm］）として、静電容量Cte３１４を求めると、以下の式（１０）のようになる。
【００８０】
【数１０】
2006352700.tif 000012
【００８１】
なお、実際の物理現象として上述した式（９）が厳密に成立するのは、Ｓｔｅ＞＞ｄｔｅの関係を満足している場合であるが、ここでは、式（９）で近似できるものとする。
【００８２】
次に、送信基準電極３１２と空間から成る静電容量（送信基準電極３１２と、送信基準電極３１２からの仮想的な無限遠点を示す基準点３１６との間の静電容量）Ctg３１５について説明する。一般に、半径ｒ［ｍ］の円板が空間に置かれていた場合、その円板と空間との間に形成される静電容量Ｃ［Ｆ］は次の式（１１）で求めることができる。
【００８３】
【数１１】
2006352700.tif 000013
【００８４】
送信基準電極３１２が半径rtg＝２．５×１０-2［ｍ］（半径２．５［ｃｍ］）の導体円板であるとすると、送信基準電極３１７と空間から成る静電容量Ctg３１５は、上述した式（１１）を用いて、次の式（１２）のように求められる。なお、通信システム３００は空気中に置かれ、その空間の誘電率は真空の誘電率ε0で近似できるものとする。
【００８５】
【数１２】
2006352700.tif 000014
【００８６】
受信信号電極３２１の大きさを送信信号電極３１１と同じ（Sre［ｍ2］＝Ste［ｍ2］の導体円板）とし、通信媒体３３０との間隔も同じ（dre［ｍ］＝dte［ｍ］）とすれば、受信信号電極３２１と通信媒体３３０から成る静電容量Cre３２４は、送信側と同じく３．５［ｐＦ］となる。また、受信基準電極３２２の大きさを送信基準電極３１２と同じ（半径rrg［ｍ］＝rtg［ｍ］の導体円板）とすれば、受信基準電極３２２と空間から成る静電容量（受信基準電極３２２と、受信基準電極３２２からの仮想的な無限遠点を示す基準点３２６との間の静電容量）Crg３２５は、送信側と同じく１．８［ｐＦ］となる。以上から、Cte３１４、Ctg３１５、Cre３２４、およびCrg３２５の四つの静電容量から成る合成静電容量Ｃxは上述した式（４）を用いて次の式（１３）のように求めることができる。
【００８７】
【数１３】
2006352700.tif 000015
【００８８】
信号源３１３−１の周波数ｆを１［MHz］とし、電圧の実効値Ｖtrmsを２［Ｖ］とし、Rr３２３−１を１００Ｋ［Ω］とすると、Rr３２３−１の両端に生じる電圧Ｖrrmsは、以下の式（１４）のように求めることができる。
【００８９】
【数１４】
2006352700.tif 000016
【００９０】
以上の結果から、基本原理として、空間と成す静電容量を利用することによって、送信装置から受信装置への信号の受け渡しが可能である。
【００９１】
以上において説明した送信基準電極や受信基準電極の空間に対する静電容量は、各電極の位置に空間が存在すれば形成可能である。従って、上述した送信装置および受信装置は、通信媒体によって送信信号電極と受信信号電極が結合されていれば、互いの距離に依存せずに通信の安定性を得ることができる。
【００９２】
次に、実際に本通信システムを物理的に構成する場合について説明する。図５は、以上において説明した通信システムの、実際に物理的に構成する場合における、システム上に発生する各パラメータの演算用モデルの例を示す図である。
【００９３】
つまり、通信システム４００は、送信装置４１０、受信装置４２０、および通信媒体４３０を有しており、上述した通信システム１００（通信システム２００および通信システム３００）に対応するシステムであり、評価するパラメータが異なるだけで、その構成は、通信システム１００乃至通信システム３００と基本的に同様である。
【００９４】
つまり、通信システム３００と対比して説明すると、送信装置４１０は送信装置３１０に対応し、送信装置４１０の送信信号電極４１１は送信信号電極３１１に対応し、送信基準電極４１２は送信基準電極３１２に対応し、信号源４３１−１は信号源３３１−１に対応する。また、受信装置４２０は受信装置３２０に対応し、受信装置４２０の受信信号電極４２１は受信信号電極３２１に対応し、受信基準電極４２２は受信基準電極３２２に対応し、Rr４２３−１はRr３２３−１に対応し、検出器４２３−２は検出器３２３−２に対応する。さらに、通信媒体４３０は通信媒体３３０に対応する。
【００９５】
また、パラメータについて説明すると、送信信号電極４１１と通信媒体４３０との間の静電容量Cte４１４は通信システム３００のCte３１４に対応し、送信基準電極４１２の空間に対する静電容量Ctg４１５は通信システム３００のCtg３１５に対応し、送信装置４１０からの空間上の仮想的な無限遠点を示す基準点４１６−１および基準点４１６−２は通信システム３００の基準点３１６に対応する。また、送信信号電極４１１は、面積Ste［ｍ2］の円板状の電極であり、通信媒体４３０から微小距離dte［ｍ］だけ離れた位置に設けられる。送信基準電極４１２も円板状の電極であり、その半径は、rtg［ｍ］である。
【００９６】
受信装置４２０側では、受信信号電極４２１と通信媒体４３０との間の静電容量Cre４２４は通信システム３００のCre３２４に対応し、受信基準電極４２２の空間に対する静電容量Crg４２５は通信システム３００のCrg３２５に対応し、受信装置４２０からの空間上の仮想的な無限遠点を示す基準点４２６−１および基準点４２６−２は通信システム３００の基準点３２６に対応する。また、受信信号電極４２１は、面積Sre［ｍ2］の円板状の電極であり、通信媒体４３０から微小距離dre［ｍ］だけ離れた位置に設けられる。受信基準電極４２２も円板状の電極であり、その半径は、rrg［ｍ］である。
【００９７】
図５の通信システム４００は、以上のパラメータに加えて、以下のような新たなパラメータが追加されたモデルである。
【００９８】
例えば、送信装置４１０については、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２との間に形成される静電容量Ctb４１７−１、送信信号電極４１１と空間との間に形成される静電容量Cth４１７−２、および、送信基準電極４１２と通信媒体４３０との間に形成される静電容量Cti４１７−３が新たなパラメータとして追加されている。
【００９９】
また、受信装置４２０については、受信信号電極４２１と受信基準電極４２２との間に形成される静電容量Crb４２７−１、受信信号電極４２１と空間との間に形成される静電容量Crh４２７−２、および、受信基準電極４２２と通信媒体４３０との間に形成される静電容量Cri４２７−３が新たなパラメータとして追加されている。
【０１００】
さらに、通信媒体４３０については、通信媒体４３０と空間との間に形成される静電容量（通信媒体４３０と、通信媒体４３０からの仮想的な無限遠点を示す基準点４３６との間の静電容量）Cm４３２が新たなパラメータとして追加されている。また、実際には、通信媒体４３０は、その大きさや材質等によって電気抵抗を有するので、その抵抗成分として抵抗値Rm４３１およびRm４３３が新たなパラメータとして追加されている。
【０１０１】
なお、図５の通信システム４００においては省略されているが、通信媒体が導電性だけでなく、誘電性を有する場合には、その誘電率に従った静電容量も併せて形成される。また、通信媒体に導電性がなく、誘電性のみで形成される場合には、送信信号電極４１１と受信信号電極４２１の間に、誘電体の誘電率、距離、大きさ、配置で決まる静電容量で結合されることになる。
【０１０２】
また、ここでは、送信装置４１０と受信装置４２０が、互いに静電結合的な要素が無視できる程度に距離が離れている場合（送信装置４１０と受信装置４２０との間の静電結合の影響を無視することができる場合）を想定している。仮に、距離が近い場合には、上述した考え方に従い、送信装置４１０内の各電極と受信装置４２０内の各電極の位置関係によっては、それら電極同士の静電容量も考慮する必要が生じることもある。
【０１０３】
次に、図５の通信システム４００の動作を、電気力線を用いて説明する。通信システム４００の送信装置４１０の、電極同士、または電極と通信媒体４３０との関係を、電気力線を用いて表現した模式図を図６および図７に示す。
【０１０４】
図６は、通信システム４００の送信装置４１０について、通信媒体４３０が存在しない場合の電気力線の分布の例を示す模式図である。いま、送信信号電極４１１は正の電荷を有し（正に帯電し）、送信基準電極４１２は負の電荷を有している（負に帯電している）ものとする。図中の矢印は電気力線を示し、その方向は、正の電荷から負の電荷へ向いている。電気力線は、途中で突然消滅することはなく、異符号の電荷を持つ物体に到達するか、仮想無限遠点に到達するかのいずれかの性質を持つ。
【０１０５】
ここで、電気力線４５１は、送信信号電極４１１から放出された電気力線のうち無限遠点に到達しているものを示す。電気力線４５２は、送信基準電極４１２に向かっている電気力線のうち仮想無限遠点より到達しているものを示す。電気力線４５３は、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２との間で生じている電気力線を示す。これらの電気力線の分布は、各電極の大きさや位置関係によって影響を受ける。
【０１０６】
図７は、このような送信装置４１０に通信媒体４３０を近づけた場合の電気力線の分布の例を示す模式図である。送信信号電極４１１に通信媒体４３０が近づいたため、両者間の結合が強まり、図６で無限遠点に到達していた電気力線４５１の多くが、通信媒体４３０に到達する電気力線４６１となり、無限遠点への電気力線４６３（図６における電気力線４５１）は減少する。これに伴って、通信信号電極４１１からみたときの無限遠点に対する静電容量（図５のCth４１７−２）は弱まり、通信媒体４３０との間の静電容量（図５のCte４１４）が増す。なお、実際には、送信基準電極４１２と、通信媒体４３０間の静電結合（図５のCti４１７−３）も存在するが、ここでは無視出来るものとする。
【０１０７】
ガウスの法則によれば、任意の閉曲面Ｓを通って出て行く電気力線の数Ｎ［本］は、その閉曲面Ｓ内に含まれる全電荷を誘電率εで割ったものに等しく、閉曲面Ｓの外にある電荷には影響を受けない。いま閉曲面Ｓにｎ個の電荷が存在するとき、次式が成立する。
【０１０８】
【数１５】
2006352700.tif 000017
【０１０９】
ここで、ｉは整数とする。変数ｑiは個々の電荷の電荷量を示す。この法則は、閉曲面Ｓから湧き出す電気力線は、この閉曲面Ｓ内に存在する電荷から発せられる電気力線のみで決まり、外側から入ってくる電気力線の全ては、別の場所から出て行くことを示している。
【０１１０】
この法則に従えば、図７において、通信媒体４３０が接地されていないものとすると、この通信媒体４３０近傍の閉曲面４７１には電荷の発生源は存在しないから、電気力線４６１近傍の通信媒体の領域４７２では、静電誘導により電荷Ｑ３が誘起される。通信媒体４３０は接地されていないため、通信媒体４３０が持つ総電荷量は変わらないから、電荷Ｑ３が誘起された領域４７２の外の領域４７３では、電荷Ｑ３と等量で異符号の電荷Ｑ４が誘起され、これによって生じる電気力線４６４が閉曲面４７１から出て行くことになる。電荷Ｑ４は通信媒体が大きい程、より拡散することになり、電荷密度も減少するから、これに伴って単位面積当たりの電気力線の本数も減少する。
【０１１１】
通信媒体４３０が完全導体である場合、完全導体の性質から、部位によらず電位が同一になる特性上、部位によらず電荷密度もほぼ等しくなる性質がある。通信媒体４３０が抵抗分を持った導電体である場合には、その抵抗分に応じ、距離に応じて電気力線の数も減少する。また通信媒体４３０が導電性を持たない誘電体である場合には、その分極作用により、電気力線は拡散され、伝播される。いま空間にｎ個の導電体が存在しているとき、各導電体の電荷Ｑiは、次式で求めることが出来る。
【０１１２】
【数１６】
2006352700.tif 000018
【０１１３】
ここで、ｉ、ｊは整数であり、Ｃijは導電体ｉと導電体ｊから成る容量係数を示し、静電容量と同じ性質と考えてよい。容量係数は、導電体の形状とそれらの位置関係からのみ決まる。容量係数Ｃiiは、導電体ｉ自身が空間に対して形成する静電容量となる。また、Ｃij＝Ｃjiである。式（１６）においては、複数の導電体から成る系が重ねの理に基づいて動作することが示されており、導電体間の静電容量と各導電体の電位との積の総和によって該当する導電体の電荷が定まることが示されている。
【０１１４】
いま、図７と式（１６）において互いに関連する各パラメータを以下のように定める。例えば、Ｑ１は、送信信号電極４１１に誘起される電荷を示し、Ｑ２は、送信基準電極４１２に誘起される電荷を示し、Ｑ３は、送信信号電極４１１によって通信媒体４３０に誘起される電荷を示し、Ｑ４は、通信媒体４３０上の、電荷Ｑ３と異符号等量の電荷を示しているものとする。
【０１１５】
また、Ｖ１が送信信号電極４１１の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｖ２が送信基準電極４１２の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｖ３が通信媒体４３０の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｃ１２が送信信号電極４１１と送信基準電極４１２間の容量係数を示し、Ｃ１３が送信信号電極４１１と通信媒体４３０間の容量係数を示し、Ｃ１５が送信信号電極４１１と空間の容量係数を示し、Ｃ２５が送信信号電極４１１と空間の容量係数を示し、さらにＣ４５が通信媒体４３０と空間の容量係数を示しているものとする。
【０１１６】
このとき電荷Ｑ３は次式のように求めることができる。
【０１１７】
【数１７】
2006352700.tif 000019
【０１１８】
通信媒体４３０により多くの電界を注入するためには、電荷Ｑ３を大きくすればよいが、そのためには、送信信号電極４１１と通信媒体４３０間の容量係数Ｃ１３を高め、且つ、十分な電位Ｖ１を与えればよい。容量係数Ｃ１３は、形状と位置関係のみで決まるが、相互間の距離が近く、対向面積が大きい程、静電容量が高まる。次に、電位Ｖ１であるが、この電位は無限遠点からみたとき十分な電位が生じている必要がある。送信装置４１０からみると信号源によって、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２の間に電位差が与えられているが、この電位差が無限遠点からみたときにも十分な電位差として生じるためには、送信基準電極４１２の振る舞いが重要になる。
【０１１９】
仮に送信基準電極４１２が微小で、送信信号電極４１１が十分な大きさであるとすると、容量係数Ｃ１２及びＣ２５が小さくなる。一方で、容量係数Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ４５は大きな静電容量を持つから、電気的により変動しにくくなり、信号源で発生させている電位差のほとんどは、送信基準電極４１２の電位Ｖ２として現れ、送信信号電極４１１の電位Ｖ１は小さくなってしまう。
【０１２０】
この様子を図８に示す。送信基準電極４８１は微小なため、どの導電体や無限遠点とも結合しない。送信信号電極４１１は、通信媒体４３０との間で静電容量Cteを形成するとともに、空間に対して静電容量Cth４１７−２を形成する。また、通信媒体４３０は空間に対して静電容量Cm４３２を形成する。送信信号電極４１１と送信基準電極４１２に電位が生じても、送信信号電極４１１に関わる静電容量Cte４１４、Cth４１７−２、およびCm４３２が圧倒的に大きいため、この電位を変動させるためには、大きなエネルギーが必要となるが、信号源４１３−１の対向側の送信基準電極４８１の静電容量が弱いため、送信信号電極４１１の電位はほとんど変化せず、信号源４１３−１の電位変動のほとんどは、送信基準電極４８１側に現れることになる。
【０１２１】
逆に、送信信号電極４１１が微小で、送信基準電極４８１が十分な大きさであるとすると、送信基準電極４８１の静電容量が高まって、電気的に変動しにくくなり、送信信号電極４１１に十分な電位Ｖ１は生じるが、通信媒体４３０との静電結合が弱まるため、十分な電界を注入できない。
【０１２２】
従って、全体のバランスの中で、通信に必要な電界を送信信号電極から通信媒体に注入しながらも、十分な電位を与えることが出来るだけの送信基準電極を設ける必要がある。
ここでは、送信側のみを考えたが、図５における受信装置４２０の電極と通信媒体４３０の間に関しても同様に考えることが出来る。
【０１２３】
無限遠点は、物理的に遠距離でなければならないものではなく、実用上は装置周辺の空間を考えればよいが、より理想としては、システム全体の系の中で、より安定して電位変動が少ないことが望ましい。実際の利用環境下では、ＡＣ電源ラインや照明器具、その他電気機器等から発生するノイズが存在するが、少なくとも信号源が利用する周波数帯域にこれらのノイズが重ならないか、無視出来るレベルであればよい。
【０１２４】
図９は、図５に示されるモデル（通信システム４００）を等価回路で示した図である。つまり、図２と図４の関係のように、図９に示される通信システム５００は図５に示される通信システム４００に対応し、通信システム５００の送信装置５１０は通信システム４００の送信装置４１０に対応し、通信システム５００の受信装置５２０は通信システム４００の受信装置４２０に対応し、通信システム５００の接続線５３０は通信システム４００の通信媒体４３０に対応する。
【０１２５】
同様に、図９の送信装置５１０において、信号源５１３−１は信号源４１３−１に対応する。なお、図９の送信装置５１０においては、図５において省略された、図２の送信装置内基準点２１３−２に対応する、図１の送信部１１３内部の回路におけるグランドを示す送信装置内基準点５１３−２が示されている。
【０１２６】
また、図９のCte５１４は、図５のCte４１４に対応する静電容量であり、Ctg５１５は、図５のCtg４１５に対応する静電容量であり、基準点５１６−１および基準点５１６−２は、それぞれ、基準点４１６−１および基準点４１６−２に対応する。さらにCtb５１７−１はCtb４１７−１に、Cth５１７−２はCth４１７−２に、Cti５１７−３はCti４１７−３にそれぞれ対応する静電容量である。
【０１２７】
受信装置５２０の各部も同様であり、受信抵抗であるRr５２３−１および検出器５２３−２は、それぞれ、図５のRr４２３−１および検出器４２３−２に対応する。なお、図９の受信装置５２０においては、図５において省略された、図２の受信装置内基準点２２３−３に対応する、図１の受信部１２３内部の回路におけるグランドを示す受信装置内基準点５２３−３が示されている。
【０１２８】
また、図９のCre５２４は、図５のCre４２４に対応する静電容量であり、Crg５２５は、図５のCrg４２５に対応する静電容量であり、基準点５２６−１および基準点５２６−２は、それぞれ、基準点４２６−１および基準点４２６−２に対応する。さらにCrb５２７−１はCrb４２７−１に、Crh５２７−２はCrh４２７−２に、Cri５２７−３はCri４２７−３にそれぞれ対応する静電容量である。
【０１２９】
接続線５３０に接続される各部も同様であり、接続線の抵抗成分であるRm５３１とRm５３３は、それぞれ、Rm４３１とRm４３３に対応し、Cm５３２はCm４３２に対応し、基準点５３６は、基準点４３６に対応する。
【０１３０】
このような通信システム５００は、以下のような性質を有する。
【０１３１】
例えば、送信装置５１０は、Cte５１４の値が大きい（容量が高い）程、通信媒体４３０に対応する接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。また、送信装置５１０は、Ctg５１５の値が大きい（容量が高い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。さらに、送信装置５１０は、Ctb５１７−１の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することが出来る。また、送信装置５１０は、Cth５１７−２の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することが出来る。さらに、送信装置５１０は、Cti５１７−３の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することが出来る。
【０１３２】
受信装置５２０は、Cre５２４の値が大きい（容量が高い）程、通信媒体４３０に対応する接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。また、受信装置５２０は、Crg５２５の値が大きい（容量が高い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。さらに、受信装置５２０は、Crb５２７−１の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。また、受信装置５２０は、Crh５２７−２の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。さらに、受信装置５２０は、Cri５２７−３の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。また、受信装置５２０は、Rr５２３−１の値が低い（抵抗が高い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことが出来る。
【０１３３】
接続線５３０の抵抗成分であるRm５３１およびRm５３３の値が低い（抵抗が低い）程、送信装置５１０は、接続線５３０へ大きな信号を印加することが出来る。また、接続線５３０の空間に対する静電容量であるCm５３２の値が小さい（容量が低い）程、送信装置５１０は、接続線５３０へ大きな信号を印加することが出来る。
【０１３４】
コンデンサ容量の大小は、電極の表面積の大きさに略比例するから、一般には各電極の大きさが大きい程よいが、単純に電極の大きさを大きくすると、電極同士の間の静電容量も増加してしまう恐れもある。また、電極の大きさ比が極端な場合も効率が低下する恐れがある。従って、電極の大きさやその配置場所等は、全体のバランスの中で決定する必要がある。
【０１３５】
なお、上述した通信装置５００の性質は、信号源５１３−１の周波数が高い周波数帯域では、インピーダンス・マッチングの考え方で本等価回路を捉え、各パラメータを決定することで効率的な通信が可能となる。周波数を高めることにより、小さい静電容量でもリアクタンスが確保できるため、各装置を容易に小型化することができる。
【０１３６】
また、一般的にコンデンサのリアクタンスは周波数の減少とともに上昇する。これに対して、通信システム５００は静電容量結合に基づく動作をするので、信号源５１３−１が生成する信号の周波数の下限は、これによって決定される。また、Rm５３１、Cm５３２、およびRm５３３は、その配置から低域通過フィルタを形成することになるので、この特性により周波数の上限が定まる。
【０１３７】
つまり、通信システム５００の周波数特性は、図１０に示されるグラフの曲線５５１のようになる。図１０において、横軸は周波数を、縦軸は系全体の利得を示している。
【０１３８】
次に、図５の通信システム４００、および図９の通信システム５００の各パラメータの具体的な数値を検討する。なお、以下において、説明の便宜上、通信システム４００（通信システム５００）は空気中に設置されているものとする。また、通信システム４００の送信信号電極４１１、送信基準電極４１２、受信信号電極４２１、および受信基準電極４２２（通信システム５００の送信信号電極５１１、送信基準電極５１２、受信信号電極５２１、および受信基準電極５２２）は、いずれも、直径５ｃｍの導体円板とする。
【０１３９】
図５の通信システム４００において、送信信号電極４１１と通信媒体４３０からなる静電容量Cte４１４（図９のCte５１４）は、互いの間隔ｄteが５ｍｍとすると、その値は、上述した式（９）を用いて、以下の式（１８）ように求められる。
【０１４０】
【数１８】
2006352700.tif 000020
【０１４１】
電極間の静電容量であるCtb４１７−１（図９のCtb５１７−１）については、式（９）を適応することができるものとする。本来は上述したように電極の面積が間隔に比べて十分に大きい場合に成立する式であるが、ここでは、これで近似できるとして差し支えない。電極間の間隔を５ｃｍとすると、Ctb４１７−１（図９のCtb５１７−１）は以下の式（１９）ようになる。
【０１４２】
【数１９】
2006352700.tif 000021
【０１４３】
ここでの想定は、送信信号電極４１１と通信媒体４３０の間隔が狭いとすれば、空間との結合は弱くなるので、Cth４１７−２（図９のCht５１７−２）の値は、Cte４１４（Cte５１４）の値よりも十分小さく、式（２０）のようにCte４１４（Cte５１４）の値の十分の一に設定されるものとする。
【０１４４】
【数２０】
2006352700.tif 000022
【０１４５】
送信基準電極４１２と空間で形成される静電容量を示すCtg４１５（図９のCtg５１５）は図４の場合（式（１２））と同様であり、次式（２１）のように求めることができる。
【０１４６】
【数２１】
2006352700.tif 000023
【０１４７】
Cti４１７−３（図９のCti５１７−３）の値は、以下のように、Ctb４１７−１（図９のCtb５１７−１）と同等と考える。
【０１４８】
Cti＝Ctb＝０．３５［ｐＦ］
【０１４９】
受信装置４２０（図９の受信装置５２０）の各パラメータに関しても、各電極の構成（大きさや設置位置等）を送信装置４１０の場合と同様にすれば、以下のように、送信装置４１０の各パラメータと同様に設定される。
【０１５０】
Cre＝Cte＝３．５［ｐＦ］
Crb＝Ctb＝０．３５［ｐＦ］
Crh＝Cth＝０．３５［ｐＦ］
Crg＝Ctg＝１．８［ｐＦ］
Cri＝Cti＝０．３５［ｐＦ］
【０１５１】
また、説明の便宜上、以下において、通信媒体４３０（図９の接続線５３０）は人体のサイズ程度の生体に近い特性を有する物体であるとする。そして、通信媒体４３０の送信信号電極４１１の位置から受信信号電極４２１の位置（図９の送信信号電極５１１の位置から受信信号電極５２１の位置）までの電気抵抗が１Ｍ［Ω］であるとし、Rm４３１およびRm４３３（図９のRm５３１およびRm５３３）の値をそれぞれ５００Ｋ［Ω］とする。また、通信媒体４３０と空間との間で形成する静電容量Cm４３２（図９のCm５３２）の値を１００［ｐＦ］とする。
【０１５２】
さらに、信号源４１３−１（図９の信号源５１３−１）は、最大値１［Ｖ］で周波数が１０Ｍ［Ｈｚ］の正弦波とする。
【０１５３】
以上のパラメータを使ってシミュレーションを行うと、図１１に示されるような波形の受信信号がシミュレーション結果として得られる。図１１に示されるグラフは、縦軸が、受信装置４２０（図９の受信装置５２０）の受信負荷であるRr４２３−１（Rr５２３−１）の両端電圧を表し、横軸が時間を表している。図１１の両矢印５５２により示されるように、受信信号の波形の最大値Ａと最小値Ｂとの差（ピーク値の差）が約１０［μＶ］程度で観測される。従って、これを十分なゲインを持つ増幅器（検出器４２３−２）で増幅することによって、送信側の信号（信号源４１３−１において生成された信号）を受信側で復元することができる。
【０１５４】
このように、以上において説明した、本発明を適用した通信システムは、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を容易に提供することができる。
【０１５５】
次に、各装置における各電極の配置について説明する。上述したように、各電極は、互いに異なる役目を担っており、通信媒体や空間等に対して静電容量を形成する。つまり、各電極はそれぞれ互いに異なる相手と静電結合し、その静電結合を用いて作用する。従って、各電極の配置方法は、そのように各電極を目的の対象物に有効に静電結合させるために非常に重要な要因となる。
【０１５６】
例えば、図５の通信システム４００において、送信装置４１０と受信装置４２０の間において効率よく通信を行うためには、以下の条件のように各電極を配置する必要がある。すなわち、各装置は、例えば、送信信号電極４１１と通信媒体４３０の間の静電容量、並びに、受信信号電極４２１と通信媒体４２２の間の静電容量の大きさがともに十分であること、送信基準電極４１２と空間の静電容量、並びに、受信基準電極４２２と空間の静電容量の大きさがともに十分であること、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２の間、並びに、受信信号電極４２１と受信基準電極４２２の間の静電容量の大きさがより小さいこと、そして、送信信号電極４１１と空間の静電容量、並びに、受信信号電極４２１と空間の静電容量の大きさがより小さいことを満たす。必要がある。
【０１５７】
各電極の配置例を図１２乃至図１８に示す。なお、以下に説明する電極配置の例は、送信装置および受信装置のいずれにも適用することができる。従って、以下においては、受信装置についての説明を省略し、送信装置についてのみ説明する。なお、以下に示す例を受信装置に適用する場合、送信信号電極を受信信号電極に対応させ、送信基準電極を受信信号電極に対応させる。
【０１５８】
図１２において、送信信号電極５５４と送信基準電極５５５の二つの電極は、筐体５５３の同一平面上に配置されている。この構成によれば、二つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）が互いに対向するように配置された場合と比較して、電極間の静電容量を小さくすることが出来る。このような構成の送信装置を用いる場合、二つの電極のうち、一方の電極のみを通信媒体に近づけるようにする。例えば、筐体５５３が二つのユニットとヒンジ部により構成され、その二つのユニットの相対的な角度が可変となるように、ヒンジ部を介して接続され、筐体５５３の全体で見た場合、そのヒンジ部によって、筐体５５３がその長手方向中央付近において折りたたむことができるようになされた折り畳み型携帯型電話機であるとする。このような折り畳み型携帯型電話機に対して、図１２に示されるような電極配置を応用することにより、一方の電極は操作ボタン側のユニット背面に配置し、他方の電極は表示部が設けられたユニットの背面に配置することができる。このように配置することにより、操作ボタン側のユニットに配置された電極はユーザの手によって覆われ、表示部背面に設けられた電極は空間に向いて配置されることになる。つまり、上述した条件を満たすように二つの電極を配置することができる。
【０１５９】
図１３は、筐体５５３において、二つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を対向するように配置したものである。この場合、図１２の配置と比較し、２電極間の静電結合は強まるものの、筐体５５３が比較的小さい場合に適する。この場合二つの電極は、筐体５５３内の出来るだけ、距離が離れるような方向に配置されることが望ましい。
【０１６０】
図１４は、筐体５５３において、二つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を直接対向しないように配置し、かつ、筐体５５３の、互いに対向する面に配置したものである。この構成の場合、二つの電極の静電結合は、図１３より小さいものとなる。
【０１６１】
図１５は、筐体５５３において、二つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を、互いに垂直となるように配置したものである。この構成によれば、送信信号電極５５４の面とその対向面が通信媒体に近づく用途において、側面（送信基準電極５５５が配置される面）は、空間との静電結合が残されるため、通信が可能となる。
【０１６２】
図１６は、図１３に示される配置において、電極の一方である送信基準電極５５５を筐体５５３内部に配置したものである。つまり、図１６Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１６Ｂは、図１６Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１６Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体５５３が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極周辺には筐体５５３の内部の空間があるため、通信が可能となる。
【０１６３】
図１７は、図１２または図１４に示される配置において、電極の一方である送信基準電極５５５を筐体５５３内部に配置したものである。つまり、図１７Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１７Ｂは、図１７Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１７Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体５５３が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極周辺には筐体内部の空間余裕があるため、通信が可能となる。
【０１６４】
図１８は、図１５に示される配置において、電極の一方を筐体内部に配置したものである。つまり、図１８Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１８Ｂは、図１８Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１８Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極である送信基準電極５５５を周辺には筐体内部の空間余裕があるため、通信が可能となる。
【０１６５】
以上に説明したいずれの電極配置も、一方の電極よりも他方の電極の方が通信媒体に近く、他方はより空間との静電結合が強まるような配置となるように成されている。また、各配置においては、二つの電極間の静電的結合がより弱まるように配置することが望ましい。
【０１６６】
送信装置あるいは受信装置は何らかの筐体に組み込まれるようにしてもよい。本発明の機器では、少なくとも二つの電極が存在し、それらは電気的に絶縁状態にあるので、筐体もある厚さを持った絶縁体で構成される。図１９は、送信信号電極周辺の断面図を示したものである。送信基準電極、受信信号電極、および受信基準電極のいずれも、送信信号電極と同様の構成であるので、以下の説明を適用することができる。従って、それらについての説明は省略する。
【０１６７】
図１９Ａは、電極周辺の断面図を示したものである。筐体５６３および筐体５６４は、必ず両矢印５６５により示される物理的な厚さ（ｄ［ｍ］）を有するので、電極と通信媒体（例えば、送信電極５６１と通信媒体５６２）、あるいは電極と空間との間には、最低でもこの厚さ分の間隔を生じることになる。これまでの説明から明らかなように、電極と通信媒体、あるいは電極と空間との間は、静電容量を高めた方が一般的に都合がよい。
【０１６８】
いま、筐体５６３および筐体５６４に通信媒体５６２が密着している場合を考える。この場合の送信基準電極５６１と通信媒体５６２との間の静電容量Ｃは（式９）によって求められるから、次の式（２２）のようになる。
【０１６９】
【数２２】
2006352700.tif 000024
【０１７０】
ここで、ε0は真空の誘電率で８．８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］という固定値である。εrはその場所の比誘電率、Ｓは送信信号電極５６１の表面積である。送信信号電極５６１の上側に形成される空間５６６に、高い比誘電率を有する誘電体を配置することによって、静電容量を増加させ、性能の向上を図ることができる。
【０１７１】
同様に周囲の空間に対しても静電容量の増加を図ることが出来る。尚、図１９Ａの場合、筐体の厚み（両矢印５６５）の部分に誘電体を挿入したが、必ずしもこの必要はなく、任意の位置にあればよい。
【０１７２】
これに対して図１９Ｂは、電極を筐体に埋め込んだ場合の例である。図１９Ｂにおいて送信信号電極５６１は、筐体５６７に埋め込まれて（筐体５６７の一部となるように）配置されている。こうすることで、通信媒体５６２は、筐体５６７に接触すると同時に、送信信号電極５６１にも接触する。また、送信信号電極５６１の表面に絶縁層を形成することで、通信媒体５６２と送信信号電極５６１とが非接触となるようにすることもできる。
【０１７３】
図１９Ｃは、図１９Ｂの場合に対し、筐体５６７を電極の表面積且つ厚さｄ’で凹状にえぐり、送信信号電極５６１を埋め込んだものである。筐体が一体成型の場合には、本手法により、製造コストや部品コストを抑え、簡単に静電容量を高めることが出来る。
【０１７４】
以上の説明に従えば、例えば、図１２のように同一平面上に複数の電極を配置した場合に、送信信号電極５５４側に誘電体を挿入することによって（または、送信基準電極５５５側よりも高い誘電率を有する誘電体を送信信号電極５５４側に挿入することによって）、送信信号電極５５４と送信基準電極５５５の両方が通信媒体と結合してしまうような状況であっても、送信信号電極５５４の方が通信媒体との結合が強いために電極間に電位差を生じ通信することが可能である。
【０１７５】
次に電極の大きさに関して説明する。少なくとも、送信基準電極及び受信基準電極は、通信媒体が十分な電位を得るために、十分な空間との静電容量を形成する必要があるが、送信信号電極及び受信信号電極は、通信媒体との静電的結合や通信媒体に流す信号の性質を踏まえたうえで、最適な大きさにすればよい。従って、通常、送信基準電極の大きさを送信信号電極の大きさより大きくするとともに、受信基準電極の大きさを受信信号電極の大きさより大きくする。しかしながら、通信を行うために十分な信号が得られれば、これ以外の関係であってももちろんよい。
【０１７６】
特に、送信基準電極の大きさと送信信号電極の大きさを一致させ、かつ、受信基準電極の大きさと受信信号電極の大きさとを一致させた場合、無限遠点の基準点からみれば、これらの電極は互いに同等の特性にみえる。このため、どちらの電極を基準電極（信号電極）として使用するようにしても（基準電極と信号電極を入れ替えることができるようにしても）、同等の通信性能を得られる特徴がある。
【０１７７】
換言すると、基準電極と信号電極の大きさが互いに異なるように設計された場合、一方の電極（信号電極として設定された電極）を通信媒体に近づけた場合にのみ通信可能とすることが出来る特徴を有する。
【０１７８】
次に、回路のシールドについて説明する。以上においては、電極以外の送信部や受信部等は通信システムの物理的な構成を考える上で透明な存在として考えてきたが、実際にこの通信システムを実現するためには電子部品等から構成されるのが一般的である。電子部品は、その性質上、導電性、誘電性等の何らかの電気的な性質を有する物質から構成されるが、これらが電極周辺に存在する以上、動作に影響を与えることになる。本発明では、空間中の静電容量等が様々な影響を与えるため、基板上に実装されている電子回路自身もこの影響を授受ことになる。従って、より安定化した動作を期待する場合には、全体を導体でシールドすることが望ましい。
【０１７９】
シールドした導体は、通常は、送受信装置の基準電位ともなっている送信基準電極または受信基準電極へ接続することが考えられるが、動作に問題がなければ、送信信号電極または受信信号電極へ接続してもよい。本シールドの導体自体も物理的な大きさを持つので、これまで説明してきた原理に従い、他の電極や、通信媒体、空間との相互関係で動作することを考慮する必要がある。
【０１８０】
図２０に、この実施例を示す。本例は、機器がバッテリーで動作することを想定しており、バッテリーを含めた電子部品がシールドケース５７１内に収められており、基準電極も兼ねている。電極５７２は信号電極である。
【０１８１】
次に、通信媒体について説明する。通信媒体に関しては、これまでの例では、導電体を主な例に挙げたが、導電性を持たない誘電体であっても通信が可能である。誘電体中では、送信信号電極から通信媒体へ注入された電界が、誘電体の分極作用によって伝播するためである。
【０１８２】
具体的に、導電体としては電線等の金属物が、また誘電体としては純水等が考えられるが、両方の性質を併せ持った生体、整理食塩水等でも通信は可能である。また、真空中や空気中も誘電率を持つため、通信媒体として通信可能である。
【０１８３】
次にノイズについて説明する。空間中は、ＡＣ電源からのノイズ、蛍光灯や各種家電機器、電気機器からのノイズ、空気中の帯電微粒子の影響等様々な要因によって電位が変動している。これまでは、これら電位変動を無視してきたが、これらのノイズは送信装置、通信媒体、受信装置の各部に重々することになる。
【０１８４】
図２１は、図１の通信システム１００を、ノイズ成分を含めた等価回路により表した模式図である。すなわち、図２１の通信システム６００は、図９の通信システム５００に対応し、通信システム６００の送信装置６１０は、通信システム５００の送信装置５１０に対応し、受信装置６２０は受信装置５２０に対応し、接続線６３０は接続線６３０に対応する。
【０１８５】
送信装置６１０において、信号源６１３−１、送信装置内基準点６１３−２、Cte６１４、Ctg６１５、基準点６１６−１、基準点６１６−２、Ctb６１７−１、Cth６１７−２、およびCti６１７−３は、それぞれ、送信装置５１０の、信号源５１３−１、送信装置内基準点５１３−２、Cte５１４、Ctg５１５、基準点５１６−１、基準点５１６−２、Ctb５１７−１、Cth５１７−２、およびCti５１７−３に対応する。ただし、図９の場合と異なり、送信装置６１０には、ノイズ６４１およびノイズ６４２の二つの信号源が、それぞれ、Ctg６１５と基準点６１６−１との間、およびCth６１７−２と基準点６１６−２との間に設けられている。
【０１８６】
受信装置６２０において、Rr６２３−１、検出器６２３−２、受信装置内基準点６２３−３、Cre６２４、Crg６２５、基準点６２６−１、基準点６２６−２、Crb６２７−１、Crh６２７−２、およびCri６２７−３は、それぞれ、受信装置５２０の、Rr５２３−１、検出器５２３−２、受信装置内基準点５２３−３、Cre５２４、Crg５２５、基準点５２６−１、基準点５２６−２、Crb５２７−１、Crh５２７−２、およびCri５２７−３に対応する。ただし、図９の場合と異なり、受信装置６２０には、ノイズ６４４およびノイズ６４５の二つの信号源が、それぞれ、Crh６２７−２と基準点６２６−２との間、およびCrg６２５と基準点６２６−１との間に設けられている。
【０１８７】
接続線６３０において、Rm６３１、Cm６３２、Rm６３３、および基準点６３６は、それぞれ、接続線５３０の、Rm５３１、Cm５３２、Rm５３３、および基準点５３６に対応する。ただし、図９の場合と異なり、接続線６３０には、信号源により構成されるノイズ６４３が、Cm５３２と基準点５３６との間に設けられている。
【０１８８】
各装置は、自らが有するグランド電位である送信装置内基準点６１３−２、または受信装置内基準点６２３−３を基準に動作しているため、これらに重々するノイズが、送信装置、通信媒体、および受信装置に対して相対的に同成分であれば、動作上は影響しない。一方で、特に装置間の距離が離れている場合やノイズの多い環境下では、各装置間でノイズの相対的な差異を生じる可能性が高まる。つまり、ノイズ６４１乃至ノイズ６４５の動きが互いに異なる。この差異も、時間的な変動がない場合には、使用する信号レベルの相対差が伝達されればよいので、問題ないが、ノイズの変動周期が使用する周波数帯に重なるような場合には、そのノイズ特性を考慮して、利用する周波数や信号レベルを定める必要があるが、換言すれば、ノイズ特性を考慮しながら利用する周波数や信号レベルを定めるだけで、通信システム６００は、ノイズ成分に対する耐性も有し、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、容易に利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１８９】
次に、送信装置と受信装置の間の距離の大きさによる通信への影響について説明する。上述したように、本発明の原理によれば、送信基準電極と受信基準電極の空間に十分な静電容量を形成できていれば、送受信装置間近辺の大地による経路や、その他の電気的な経路を必要とせず、送信信号電極と受信信号電極の距離に依存しない。従って、例えば、図２２に示される通信システム７００のように、送信装置７１０と受信装置７２０を遠距離におき、十分な導電性あるいは誘電性を持った通信媒体７３０により送信信号電極７１１、受信信号電極７２１を静電的に結合することによって通信が可能である。このとき、送信基準電極７１２は送信装置７１０の外部の空間と静電結合し、受信基準電極７２２は受信装置７２０の外部の空間と静電結合する。従って、送信基準電極７１２と受信基準電極７２２は、互いに静電結合する必要がない。但し、通信媒体７３０がより長く、大きくなることによって空間に対する静電容量も増加するため、各パラメータを決定する際にこれらについて考慮する必要がある。
【０１９０】
なお、図２２の通信システム７００は、図１の通信システム１００に対応するシステムであり、送信装置７１０は送信装置１１０に対応し、受信装置７２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体７３０は通信媒体１３０に対応する。
【０１９１】
送信装置７１０において、送信信号電極７１１、送信基準電極７１２、および信号源７１３−１は、それぞれ、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３（またはその一部）に対応する。同様に、受信装置７２０において、受信信号電極７２１、受信基準電極７２２、および信号源７２３−１は、それぞれ、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３（またはその一部）に対応する。
【０１９２】
従って、これらの各部についての説明は省略する。
【０１９３】
以上のように通信システム７００は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１９４】
なお、以上においては、送信信号電極および受信信号電極が通信媒体と非接触であるように説明したが、これに限らず、送信基準電極および受信基準電極がそれぞれの装置周辺空間との間で十分な静電容量が得られるのであれば、送信信号電極と受信信号電極の間を、導電性を有する通信媒体で接続するようにしてもよい。
【０１９５】
図２３は、送信基準電極および受信基準電極を、通信媒体を介して接続する場合の通信システムの例について説明する模式図である。
【０１９６】
図２３において、通信システム７４０は、図２２の通信システム７００に対応するシステムである。ただし、通信システム７４０の場合、送信装置７１０に送信信号電極７１１が存在せず、送信装置７１０と通信媒体７３０は、接点７４１において接続される。同様に、通信システム７４０における受信装置７２０には受信信号電極７２１が存在せず、受信装置７１０と通信媒体７３０は、接点７４２において接続される。
【０１９７】
通常の有線通信システムでは、少なくとも二つの信号線があり、これらの信号レベルの相対差を利用して通信を行うように成されているが、本発明に従えば、一本の信号線で通信を行うことができる。
【０１９８】
つまり、通信システム７４０も、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１９９】
次に、以上のような通信システムの具体的な適用例について説明する。例えば、以上のような通信システムは、生体を通信媒体とすることもできる。図２４は、人体を介して通信を行う場合の通信システムの例を示す模式図である。図２４において、通信システム７５０は、人体の腕部に取り付けられた送信装置７６０から音楽データを送信し、人体の頭部に取り付けられた受信装置７７０によってその音楽データを受信して音声に変換し、出力してユーザに視聴させるシステムである。この通信システム７５０は、上述した通信システム（例えば、通信システム１００）に対応したシステムであり、送信装置７６０や受信装置７７０は、それぞれ、送信装置１１０や受信装置１２０に対応する。また、通信システム７５０において人体７８０は、通信媒体であり、図１の通信媒体１３０に対応する。
【０２００】
つまり、送信装置７６０は、送信信号電極７６１、送信基準電極７６２、および送信部７６３を有しており、それぞれ、図１の送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３に対応する。また、受信装置７７０は、受信信号電極７７１、受信基準電極７７２、および受信部７７３を有しており、それぞれ、図１の受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３に対応する。
【０２０１】
従って、通信媒体である人体７８０に、送信信号電極７６１および受信信号電極７７１が接触または近接されるように、送信装置７６０および受信装置７７０が設置される。送信基準電極７６２および受信基準電極７７２は、空間に接していればよいので、周辺に大地との結合や、送受信装置（または電極）同士の結合も不要である。
【０２０２】
図２５は、通信システム７５０を実現する他の例について説明する図である。図２５において、受信装置７７０は、人体７８０に対して足裏部において接触（または近接）し、人体７８０の腕部に取り付けられた送信装置７６０との間で通信を行う。この場合も、通信媒体である人体７８０に接触（または近接）されるように、送信信号電極７６１と受信信号電極７７１が設けられ、空間に向けて送信基準電極７６２と受信基準電極７７２が設けられている。特に、大地を通信経路の一つとしていた従来技術では実現不可能な応用例である。
【０２０３】
つまり、以上のような通信システム７５０は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０２０４】
以上のような通信システムにおいて、通信媒体に流す信号の変調方式としては、送信装置と受信装置の両方において対応可能であれば、特に制限はなく、通信システム全体の系の特性を踏まえた上で、最適な方式を選択することが出来る。具体的に変調方式としては、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調されたアナログ信号か、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調、または位相変調されたデジタル信号のうちのいずれか一つ、または複数の混合であってもよい。
【０２０５】
さらに、以上のような通信システムにおいて、一つの通信媒体を利用して、複数の通信を成立させ、全二重通信や、単一の通信媒体による複数の装置同士による通信等を実行することができるようにしてもよい。
【０２０６】
このような多重通信を実現する方法の例を説明する。一つ目は、スペクトラム拡散方式を適用させる方法である。この場合、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅と特定の時系列コードを取り決めておく。そして送信装置は、この周波数帯域幅の中で、もとの信号を時系列コードによって周波数的に変化させ、周波数帯域全体に拡散させてから送信する。受信装置は、この拡散した成分を受信した後、その受信した信号を積分することで受信信号を復号する。
【０２０７】
周波数の拡散によって得られる効果を説明する。シャノンとハートレーのチャネル容量の定理によれば、次の式が成り立つ。
【０２０８】
【数２３】
2006352700.tif 000025
【０２０９】
ここで、Ｃ［bps］はチャネル容量を示し、通信路に流すことの出来る理論上の最大データレートを示す。Ｂ［Hz］はチャネル帯域幅を示す。Ｓ／Ｎは信号対ノイズ電力比（SN比）を示す。さらに、上式をマクローリン展開し、Ｓ／Ｎが低いものとすると、上述した式（２３）は、次の式（２４）のように近似することができる。
【０２１０】
【数２４】
2006352700.tif 000026
【０２１１】
これにより、例えばＳ／Ｎがノイズフロア以下のレベルであったとすると、Ｓ／Ｎ＜＜１となるが、チャネル帯域幅Ｂを広げることで、チャネル容量Ｃを所望のレベルに引き上げることが出来る。
【０２１２】
時系列コードを通信路毎に異なるようし、周波数拡散の動きを異なるようにすれば、相互に干渉することなく周波数が拡散し、相互の混信がなくなることで、同時に複数の通信を行うことができる。
【０２１３】
図２６は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。図２６に示される通信システム８００においては、四つの送信装置８１０−１乃至８１０−４と、五つの受信装置８２０−１乃至８２０−５が、スペクトラム拡散方式を用いて、通信媒体８３０を介して多重通信を行う。
【０２１４】
送信装置８１０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極８１１、送信基準電極８１２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、原信号供給部８１３、乗算器８１４、拡散信号供給部８１５、および増幅器８１６を有している。
【０２１５】
原信号供給部８１３は、周波数を拡散する前の信号である原信号を乗算器８１４に供給する。また、拡散信号供給部８１５は、周波数を拡散させるための拡散信号を乗算器８１４に供給する。なお、この拡散信号による拡散の方式には、代表的なものとして、ダイレクトシーケンス方式（以下、DS方式と称する）と周波数ホッピング方式（以下、FH方式と称する）の二種類の方法がある。DS方式は、少なくとも原信号よりも高い周波数成分を持った上記の時系列コードを乗算器８１４において乗算させ、その乗算結果を所定の搬送波に乗せて、増幅器８１５において増幅した後出力する方式である。
【０２１６】
また、FH方式は、上記の時系列コードによって搬送波の周波数を変化させて拡散信号とし、原信号供給部８１３より供給される原信号と乗算器８１４によって乗算し、増幅器８１５において増幅した後出力する方式である。増幅器８１５の一方の出力は、送信信号電極８１１に接続され、他方は、送信基準電極８１２に接続される。
【０２１７】
送信装置８１０−２乃至送信装置８１０−４も同様の構成であり、上述した送信装置８１０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２１８】
受信装置８２０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極８２１、受信基準電極８２２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器８２３、乗算器８２４、拡散信号供給部８２５、および原信号出力部８２６を有している。
【０２１９】
受信装置８２０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置８１０−１と逆の信号処理によって元の原信号（原信号供給部８１３が供給する信号）を復元する。
【０２２０】
この方式による周波数スペクトルを図２７に示す。横軸は周波数を、縦軸はエネルギーを示している。スペクトル８４１は周波数を固定した方式のスペクトルであるが、特定の周波数にエネルギーが集中している。この方式では、ノイズフロア８４３以下にエネルギーが低下してしまうと信号を復元することは出来ない。一方、スペクトル８４２はスペクトラム拡散方式のスペクトルを示しているが、広い周波数帯域に渡ってエネルギーが分散している。図の長方形の面積が全体のエネルギーを示していると考えることが出来るので、スペクトル８４２の信号は、各周波数成分がノイズフロア８４３以下にも関わらず、周波数帯域全体に渡ってエネルギーを積分することで元の信号を復元でき、通信が可能となる。
【０２２１】
以上のようなスペクトラム拡散方式を用いて通信を行うことにより、通信システム８００は、図２６に示されるように、同一の通信媒体８３０を利用して同時通信を行うことができる。図２６において、経路８３１乃至経路８３５は通信媒体８３０上の通信経路を示している。また、スペクトラム拡散方式を用いることにより、通信システム８００は、経路８３１と経路８３２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２２２】
二つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅を決め、それをさらに複数の領域に分割する周波数分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の周波数帯域割り振りの規則に従うか、通信開始時に空いている周波数帯域を検出し、その検出結果に基づいて周波数帯域の割り振りを行う。
【０２２３】
図２８は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。図２８に示される通信システム８５０においては、四つの送信装置８６０−１乃至８６０−４と、五つの受信装置８７０−１乃至８７０−５が、周波数分割方式を用いて、通信媒体８８０を介した多重通信を行う。
【０２２４】
送信装置８６０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極８６１、送信基準電極８６２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、原信号供給部８６３、乗算器８６４、周波数可変型発信源８６５、および増幅器８６６を有している。
【０２２５】
周波数可変型発振源８６５によって生成された特定の周波数成分を持った発振信号は、乗算器８６４において原信号供給部８６３より供給された原信号と乗算され、増幅器８６６において増幅された後、出力される（適宜フィルタリングを行うものとする）。増幅器８６６の一方の出力は送信信号電極８６１に接続され、他方は送信基準電極８６２に接続される。
【０２２６】
送信装置８６０−２乃至送信装置８６０−４も同様の構成であり、上述した送信装置８６０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２２７】
受信装置８７０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極８７１、受信基準電極８７２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器８７３、乗算器８７４、周波数可変型発信源８７５、および原信号出力部８７６を有している。
【０２２８】
受信装置８７０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置８６０−１と逆の信号処理によって元の原信号（原信号供給部８６３が供給する信号）を復元する。
【０２２９】
この方式による周波数スペクトルの例を図２９に示す。横軸は周波数を、縦軸はエネルギーを示している。なお、ここでは、説明の便宜上、図２９に示されるように、全体の周波数帯域幅８９０（ＢＷ）を、五つの帯域幅８９１乃至８９５（ＦＷ）に分割した例を示している。このように分割された各周波数帯域は、互いに異なる通信経路の通信に利用される。つまり、通信システム８５０の送信装置８６０（受信装置８７０）は、通信経路毎に異なる周波数帯域を利用することにより、図２８に示されるように、相互の混信を抑制し、一つの通信媒体８８０において、同時に複数の通信を行うことができる。図２８において、経路８８１乃至経路８８５は通信媒体８８０上の通信経路を示している。また、周波数分割方式を用いることにより、通信システム８５０は、経路８８１と経路８８２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２３０】
なお、ここでは、通信システム８５０（送信装置８６０または受信装置８７０）が、全帯域幅８９０を五つの帯域幅８９１乃至８９５に分割するように説明したが、分割数はいくつであってもよいし、各帯域幅の大きさが互いに異なるようにしてもよい。
【０２３１】
三つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに通信時間を複数に分割する時分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の時間分割規則に従うか、通信開始時に空いている時間領域を検出し、その検出結果に基づいて通信時間の分割を行う。
【０２３２】
図３０は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。図３０に示される通信システム９００においては、四つの送信装置９１０−１乃至９１０−４と、五つの受信装置９２０−１乃至９２０−５が、時分割方式を用いて、通信媒体９３０を介した多重通信を行う。
【０２３３】
送信装置９１０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極９１１、送信基準電極９１２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、時間制御部９１３、乗算器９１４、発信源９１５、および増幅器９１６を有している。
【０２３４】
時間制御部９１３によって所定時間に原信号が出力される。乗算器９１４は、原信号と、発振源９１５により供給される発振信号を乗算し、増幅器９１６から出力する（適宜フィルタリングを行うものとする）。増幅器９１６の一方の出力は、送信信号電極９１１に接続され、他方は、送信基準電極９１２に接続される。
【０２３５】
送信装置９１０−２乃至送信装置９１０−４も同様の構成であり、上述した送信装置９１０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２３６】
受信装置９２０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極９２１、受信基準電極９２２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器９２３、乗算器９２４、発信源９２５、および原信号出力部９２６を有している。
【０２３７】
受信装置９２０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置９２０−１と逆の信号処理によって元の原信号（時間制御部９１３が供給する原信号）を復元する。
【０２３８】
この方式によるる時間軸上のスペクトルの例を図３１に示す。横軸は時間を、縦軸はエネルギーを示している。なお、ここでは、説明の便宜上、五つの時間帯域９４１乃至９４５を示しているが、実際には、時間帯域は、これ以降同様に継続する。このように分割された各時間帯域は、互いに異なる通信経路の通信に利用される。つまり、通信システム９００の送信装置９１０（受信装置９２０）は、通信経路毎に異なる時間帯域において通信を行うことにより、図３０に示されるように、相互の混信を抑制し、一つの通信媒体９３０において、同時に複数の通信を行うことができる。図３０において、経路９３１乃至経路９３５は通信媒体９３０上の通信経路を示している。また、時分割方式を用いることにより、通信システム９００は、経路９３１と経路９３２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２３９】
なお、ここでは、通信システム９００（送信装置９１０または受信装置９２０）が分割する各時間帯の時間幅の大きさが互いに異なるようにしてもよい。
【０２４０】
さらに、上述した以外の方法として、一つ目から三つ目までの通信方式のうちの二つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
【０２４１】
送信装置および受信装置が、同時に複数の他の装置と通信を行うことができるということは、特定のアプリケーションにおいては、特に重要になる。例えば、交通機関のチケットへの応用を想定すると、定期券の情報を有する装置Ａと電子マネー機能を有する装置Ｂの両方を所持した利用者が、自動改札機を利用する際、上記のような方式を使用することで、装置Ａ及び装置Ｂと同時に通信することで、例えば、利用区間が定期券外の区間も含まれていた場合に、不足金額分を装置Ｂの電子マネーから差し引くといった便利な用途に利用することが出来る。
【０２４２】
以上のような送信装置と受信装置との間の通信において実行される通信処理の流れについて、図１の通信システム１００の送信装置１１０と受信装置１２０との通信の場合を例に、図３２のフローチャートを参照して説明する。
【０２４３】
送信装置１１０の送信部１１３は、ステップＳ１において、送信対象となる信号を発生し、ステップＳ２において、その発生した信号を、送信信号電極１１１を介して、通信媒体１３０上に送信する。信号を送信すると送信装置の送信部１１３は、通信処理を終了する。送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して受信装置１２０に供給される。受信装置１２０の受信部１２３は、ステップＳ２１において、受信信号電極１２１を介して、その信号を受信し、ステップＳ２２において、その受信した信号を出力する。受信した信号を出力した受信部１２３は、通信処理を終了する。
【０２４４】
以上のように、送信装置１１０および受信装置１２０は、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がなく、信号電極を介して信号を送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行うことができる。なお、通信処理の構造が単純であるので、通信システム１００は、変調、符号化、暗号化、または多重化など、多様な通信方式を容易に併用することができる。
【０２４５】
なお、以上の通信システムにおいては、送信装置と受信装置を別体として構成するように説明したが、これに限らず、上述した送信装置と受信装置の両方の機能を有する送受信装置を用いて通信システムを構築するようにしてもよい。
【０２４６】
図３３は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。
【０２４７】
図３３において、通信システム９５０は、送受信装置９６１、送受信装置９６２、および通信媒体１３０を有する。通信システム９５０は、送受信装置９６１と送受信装置９６２が通信媒体１３０を介して双方向に信号を送受信するシステムである。
【０２４８】
送受信装置９６１は、図１の送信装置１１０と同様の送信部１１０と、受信装置１２０と同様の受信部１２０の両方の構成を有している。すなわち、送受信装置９６１は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、送信部１１３、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。
【０２４９】
つまり送受信装置９６１は、送信部１１０を用いて通信媒体１３０を介して信号を送信し、受信部１２０を用いて通信媒体１３０を介して供給される信号を受信する。上述したように、本発明の通信方式においては多重通信が可能であるので、この場合の送受信装置９６１においても、送信部１１０による通信と、受信部１２０による通信とを同時に（時間的に重なるように）行われるようにしてもよい。
【０２５０】
送受信装置９６２は、送受信装置９６１と同様の構成を有し、同様に動作するのでその説明を省略する。つまり送受信装置９６１と送受信装置９６２は、互いに同様の方法で、通信媒体１３０を介して、双方向に通信を行う。
【０２５１】
このようにすることにより、通信システム９５０（送受信装置９６１および送受信装置９６２）は、利用環境に制約を受けない双方向通信を容易に実現することができる。
【０２５２】
なお、この送受信装置９６１や送受信装置９６２の場合も、図２３を参照して説明した送信装置や受信装置の場合と同様に、送信信号電極や受信信号電極を通信媒体に電気的に接続する（接点７４１または接点７４２として設ける）ようにしてももちろんよい。また、以上においては送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、受信信号電極１２１、および受信基準電極１２２を互いに別体として構成するように説明したが、これに限らず、例えば、送信信号電極１１１と受信信号電極１２１を一つの電極により構成するようにしてもよいし、また、送信基準電極１１２と受信基準電極１２２を一つの電極により構成する（送信部１１３および受信部１２３が信号電極または基準電極を共有する）ようにしてもよい。
【０２５３】
尚、以上において、本発明を適用した通信システムの各装置（送信装置、受信装置、および通信装置）は、各装置内の基準電位が基準電極と接続されるように説明したが、これに限らず、例えば、互いに位相が異なる二つの信号で動作する差動回路により構成してもよく、差動回路の一方の信号を信号電極に接続して通信媒体中に伝送し、差動回路の他方の信号を基準電極に接続することによっても情報の伝送が可能である。
【０２５４】
次に、本発明を適用した通信システムについて説明する。図３４は、本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【０２５５】
図３４に示される通信システム１０００は、各デバイスが人体を介して通信を行う通信システムであり、以上に説明したような、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がなく、信号電極を介して信号を送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行う通信システムである。
【０２５６】
図３４において通信システム１０００は、リーダライタ１００１、ユーザデバイス（以下、UDと称する）１００２乃至UD１００４を有している。リーダライタ１００１と、UD１００２乃至UD１００４は、例えば人体等の、導電体や誘電体よりなる通信媒体を介して通信を行う。
【０２５７】
リーダライタ１００１は、通信に関する処理を行う通信部１０１１、信号を送受信するための基準電極１０１２および信号電極１０１３、並びに、UDを有するユーザに提供するサービスに関する処理を行うサービス提供部１０１４を有している。この通信システム１０００は、図１の通信システム１００と同様の方法により通信を行う通信システムであり、通信部１０１１は例えば送信部１１３や受信部１２３に対応し、基準電極１０１２は例えば送信基準電極１１２や受信基準電極１２２に対応し、信号電極１０１３は例えば送信信号電極１１１や受信信号電極１２１に対応する。つまり、信号電極１０１３と通信媒体との間に形成される静電容量は、基準電極１０１２と通信媒体との間に形成される静電容量に対して大きい。
【０２５８】
また、図３４において、UD１００２はユーザ１０２１が有しており、UD１００３はユーザ１０２２が有しており、UD１００４はユーザ１０２３が有している。UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、図１の通信システム１００と同様の方法により、リーダライタ１００１と通信を行うデバイスである。
【０２５９】
リーダライタ１００１の通信部１０１１は、床に設置された信号電極１０１３上に位置するユーザ１０２１乃至ユーザ１０２３の人体等を介して、UD１００２乃至UD１００４と通信を行う。なお、UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ固有の識別情報を有しており、通信部１０１１は、それらの識別情報を用いて通信相手（信号を送受信する相手）を特定する。図３４において、この識別情報は４ビットの２進数の情報であり、UD１００２の識別情報の値は「０００１」であり、UD１００３の識別情報の値は「１１１１」であり、UD１００４の識別情報の値は「１０１０」である。この識別情報はその値がデバイス毎に異なるものであればどのような内容であってもよく、ビット数も任意である。
【０２６０】
サービス提供部１０１４は、通信部１０１１を制御し、通信部１０１１がUD１００２乃至UD１００４と通信を行うことにより、信号電極１０１３上のユーザ１０２１乃至ユーザ１０２３に対して所定のサービスを提供する。
【０２６１】
なお、図３４においては、１台のリーダライタと３台のUDにより構成されるように説明したが、これらのデバイスの数は任意である。また、基準電極１０１２や信号電極１０１３の数や大きさも任意である。さらに、通信システム１０００としては、１人のユーザが複数のUDを有してもよいし、複数のユーザが１つのUDを有してもよい。ただし、例えば、UDとユーザの数や位置の関係が、サービス提供部１０１４が提供するサービスのルールに違反している場合、そのサービスが提供されないこともある。
【０２６２】
以上のように、リーダライタ１００１は、UD１００２乃至UD１００４の識別情報を用いて、それぞれに対して互いに独立して通信を行い、それぞれにサービスを提供するが、そのために、まず、通信可能な範囲に存在するUDを特定する必要がある。つまり、例えば、図３４の場合、リーダライタ１００１と通信を行うために、UDは、信号電極１０１３上に位置するユーザに装着（接触または近接）されている必要があるが、ユーザが任意に位置を移動することができるので、リーダライタ１００１と通信可能なUDは固定的でない。従ってリーダライタ１００１の通信部１０１１は、UDと通信を行うために、まず、現在通信可能な状態にあるUDを検索する（UDの識別情報を取得する）。
【０２６３】
図３５は、リーダライタ１００１がUDの識別情報を取得する際の処理の流れの例を説明するためのタイミングチャートである。なお、以下において、説明の便宜上、リーダライタ１００１の信号電極１０１３上には、UD１００２を装着するユーザ１０２１、UD１００３を装着するユーザ１０２２、およびUD１００４を装着するユーザ１０２３が存在するものとする。
【０２６４】
図３５のステップＳ１０１に示されるように、リーダライタ１００１は、最初に、前回の処理と今回の処理とを区別するために、所定の時間待機する。その後、ステップＳ１０２において、リーダライタ１００１は、信号電極１０１３上のUDに対して識別情報（ID（IDentification））を要求するID要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、ステップＳ１１１、ステップＳ１２１、ステップＳ１３１に示されるように、このブロードキャストされたID要求を取得する。
【０２６５】
ID要求を取得するとUD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、各自のIDを１ビットずつリーダライタ１００１に送信する。このIDの送信処理においてはタイムスロットが設けられておらず、図３５に示されるように、UD１００２乃至UD１００４による各ビットの送信タイミングは互いに略同一である。つまり、ステップＳ１１２、ステップＳ１２２、およびステップＳ１３２に示されるように、UD１００２乃至UD１００４は、互いに略同じタイミングでIDの１ビット目（1st bit）をリーダライタ１００１に送信する。
【０２６６】
このとき、図３５に示されるように、UD１００２は値「０」を送信し、UD１００３およびUD１００４は値「１」を送信するので、異なる２つの値の信号がリーダライタ１００１に供給され、信号衝突（コリジョン（Collision））が発生する。
【０２６７】
UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、１ビットの情報を送信するとともに、その時の通信媒体（ユーザ）上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。つまり、詳細については後述するが、自分自身が送信した信号の値と異なる値を検出した場合、UD１００２乃至UD１００４は、コリジョンが発生したと判定する。そして、例えばコリジョン発生時に値「０」を送信したデバイスは、次以降のビットの送信を中止する。図３５の例の場合、「1st bit」においてコリジョンが発生しており、そのときに値「０」を送信した（ステップＳ１１２）UD１００２は、「2nd bit」以降のビットの送信処理を中止する。
【０２６８】
また、リーダライタ１００１の通信部１０１１も、同様に、その時の通信媒体（ユーザ）上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。そして、コリジョンが発生したと判定した場合、実際に受信した信号の値に関わらず、図３５のステップＳ１０３に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０２６９】
次に、UD１００３およびUD１００４は、図３５のステップＳ１２３およびステップＳ１３３に示されるように、それぞれ、IDの「2nd bit」を送信する。このときも互いに異なる値を送信しているので、コリジョンが発生する。従って値「０」を送信したUD１００４は、IDの「3rd bit」以降の送信を中止する。また、リーダライタ１００１は、信号衝突が発生しているので、実際に受信した信号の値に関わらず、図３５のステップＳ１０４に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０２７０】
続いて、ここまでにIDの送信が中止されていないUD１００３は、図３５のステップＳ１２４およびステップＳ１２５に示されるように、IDの「3rd bit」と「4th bit」を順に送信する。このとき他のデバイスは信号を送信していないので、コリジョンは発生しない。従ってリーダライタ１００１は、UD１００４が送信した値を受信する（ステップＳ１０５およびステップＳ１０６）。
【０２７１】
つまり、図３５の場合、リーダライタ１００１は、UD１００３のIDを受信することができる。従って、タイムスロットを設けた場合に発生する不要な待機時間の発生を抑制することができるので、リーダライタ１００１は、より高速にUDのIDを取得することができる。
【０２７２】
なお、リーダライタ１００１は、UD１００３にIDを取得したことを通知してID要求に応答しないようにさせてから、再度ID要求を行う等、上述した処理を繰り返すことにより、UD１００２やUD１００４のIDも取得することができる。
【０２７３】
また、図３５においては、コリジョン発生時に値「０」を出力したUDのそれ以降のビットの出力を停止するように説明したが、もちろん、コリジョン発生時に値「１」を出力したUDのそれ以降のビットの出力を停止するようにしてもよい。さらに、UDは、IDを１ビット送信しながら同時に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよいし、IDを１ビット送信した後に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよい。
【０２７４】
なお、コリジョン発生の判定は、受信した信号に、値「０」を示す特徴と値「１」を示す特徴の両方が含まれる（コリジョン発生を示す特徴が含まれる）か否かによって行うが、その特徴は各デバイスが対応する変調方式により異なる。例えば、IDがFM変調方式により変調されて送信される場合、リーダライタ１００１やUD１００２乃至UD１００４は、値「０」を示す周波数成分と値「１」を示す周波数成分の両方が受信信号に含まれる場合、コリジョンが発生したと判定する。
【０２７５】
このとき、例えば、UD１００２乃至UD１００４が全て「０」を送信した場合、受信した信号には、値「０」を示す特徴のみが含まれる。逆に、UD１００２乃至UD１００４が全て「１」を送信した場合、受信した信号には、値「１」を示す特徴のみが含まれる。つまり、全てのUDが互いに同じ値を送信した場合、リーダライタ１００１やUD１００２乃至UD１００４は、コリジョンが発生したと判定しない。
【０２７６】
しかしながら、換言すると、この場合、いずれのUDも同じ値を送信しているので、リーダライタ１００１は、正しいIDの１ビット分の値として、その値を受信することができる。
【０２７７】
次に各デバイスの具体的な構成について説明する。
【０２７８】
図３６は、図３４のリーダライタ１００１の内部の構成例を説明するブロック図である。
【０２７９】
図３６において、リーダライタ１００１の通信部１０１１は、通信の制御処理を行う通信制御部１０３１と、基準電極１０１２や信号電極１０１３に接続され、信号電極１０１３を介して信号を送受信する送受信部１０３２を有している。通信制御部１０３１は、送受信部１０３２による信号の送受信を制御し、UD１００２乃至UD１００４との通信を行わせる。
【０２８０】
通信制御部１０３１は、通信相手特定部１０４１、ID保持部１０４２、および通信相手別通信処理部１０４３を有している。通信相手特定部１０４１は、通信可能なUDを特定する（UDの識別情報を取得する）処理を行う。ID保持部１０４２は、例えばRAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、またはハードディスク等の記録媒体よりなり、通信相手特定部１０４１により取得されたIDを保持する。通信相手別通信処理部１０４３は、そのID保持部１０４２に保持されているUDのIDを用いて、特定のUDに対する通信に関する制御処理を行う。例えば、通信相手別通信処理部１０４３は、サービス提供部１０１４に制御され、サービス提供部１０１４がサービスを提供するユーザに対応するUDとの通信処理を制御する。
【０２８１】
通信相手特定部１０４１は、制御部１０５１、ID返答要求処理部１０５２、ID返答取得処理部１０５３、コリジョン判定部１０５４、値設定部１０５５、ID登録処理部１０５６、およびタイマ１０５７を有している。
【０２８２】
制御部１０５１は、タイマ１０５７より供給される時刻情報に基づいて、通信相手を特定する（識別情報を取得する）ための処理における制御処理を実行する。ID返答要求処理部１０５２は、送受信部１０３２を制御し、通信可能なUDに対してIDを送信するように要求する要求情報をブロードキャストで送信させる（不特定多数に対して送信させる）。
【０２８３】
ID返答取得処理部１０５３は、送受信部１０３２を制御し、ID返答要求処理部１０５２の処理により送信された要求に応じて供給された情報であるID返答を取得する処理を行う。このID返答には、送信元のUDのIDが１ビット分含まれる。
【０２８４】
コリジョン判定部１０５４は、ID返答取得処理部１０５３の制御処理によりID返答が受信された際に、コリジョンが発生したか否かを判定する。値設定部１０５５は、コリジョン判定部１０５４によりコリジョンが発生したと判定された場合、受信した値として特定の値を設定する。例えば、ID返答取得処理部１０５３により受信されたID返答に含まれる値が「０」であっても「１」であっても、コリジョン判定部１０５４によりコリジョンが発生したと判定された場合、値設定部１０５５は、ID返答取得処理部１０５３が受信した値を「１」に設定する。
【０２８５】
ID登録処理部１０５６は、以上のように制御されて得られたIDをID保持部１０４２に供給し、保持させる。
【０２８６】
図３７は、図３４のUD１００２の内部の構成例を説明するブロック図である。
【０２８７】
図３７においてUD１００２は、通信に関する処理を行う通信部１１０１、信号を送受信するための基準電極１１０２および信号電極１１０３、並びに、リーダライタ１００１より提供されるサービスに関する処理を行うサービス処理部１１０４を有している。
【０２８８】
通信部１１０１は例えば図１の送信部１１３や受信部１２３に対応し、基準電極１１０２は例えば図１の送信基準電極１１２や受信基準電極１２２に対応し、信号電極１１０３は例えば図１の送信信号電極１１１や受信信号電極１２１に対応する。つまり、信号電極１１０３と通信媒体との間に形成される静電容量は、基準電極１１０２と通信媒体との間に形成される静電容量に対して大きい。
【０２８９】
通信部１１０１は、通信の制御処理を行う通信制御部１１１１と、基準電極１１０２や信号電極１１０３に接続され、信号電極１１０３を介して信号を送受信する送受信部１１１２を有している。通信制御部１１１１は、送受信部１１１２による信号の送受信を制御し、リーダライタ１００１との通信を行わせる。
【０２９０】
通信制御部１１１１は、ID返答要求応答部１１２１、通信相手別通信処理部１１２２、およびID保持部１１２３を有している。ID返答要求応答部１１２１は、リーダライタ１００１より供給されるIDを要求する要求情報であるID返答要求に対する通信処理を制御する。通信相手別通信処理部１１２２は、ID保持部１１２３に保持されているUD１００２のIDを用いて、リーダライタ１００１に通信相手としてUD１００２が指定されたときの通信に関する制御処理を行う。例えば、通信相手別通信処理部１１２２は、サービス処理部１１０４に制御され、リーダライタ１００１より供給されるサービスに関する情報を取得したり、その情報に対する応答をリーダライタ１００１に供給したりする通信処理を制御する。ID保持部１１２３は、例えばRAM、ROM（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、またはハードディスク等の記録媒体よりなり、UD１００２のIDを保持する。
【０２９１】
ID返答要求応答部１１２１は、制御部１１３１、ID返答要求取得処理部１１３２、ビット単位制御ID返答処理部１１３３、およびタイマ１１３４を有する。
【０２９２】
制御部１１３１は、タイマ１１３４より供給される時刻情報に基づいてID返答要求取得処理部１１３２およびビット単位制御ID返答処理部１１３３を制御し、ID返答要求に対する応答処理を実行させる。ID返答要求取得処理部１１３２は、制御部１１３１に制御され、送受信部１１１２を介して、リーダライタ１００１より送信されたID返答要求を取得する。ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、ID返答要求取得処理部１１３２により取得されたID返答要求に対して、送受信部１１１２を制御し、図３５を参照して説明したように、ID返答の送信をビット単位で制御する処理を行う。
【０２９３】
図３８は、ビット単位制御ID返答処理部１１３３の詳細な構成例を示すブロック図である。
【０２９４】
図３８において、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、ID取得部１１４１、ビット出力部１１４２、信号検出部１１４３、コリジョン判定部１１４４、および出力制御部１１４５を有している。
【０２９５】
ID取得部１１４１は、ID保持部１１２３に保持されているUD１００２のIDを取得し、それをビット出力部１１４２に供給する。ビット出力部１１４２は、ID取得部１１４１よりIDが供給されると、そのIDを１ビットずつ、ID返答として送受信部１１１２に供給する。送受信部１１１２は、そのID返答を、ユーザ１０２１を介してリーダライタ１００１に送信する。また、ビット出力部１１４２は、その出力した値をコリジョン判定部１１４４に供給する。
【０２９６】
信号検出部１１４３は、ビット出力部１１４２がID返答を出力すると、送受信部１１１２を介して通信媒体を伝送される信号であるID返答を検出し、その信号（ID返答）の値をコリジョン判定部１１４４に供給する。
【０２９７】
コリジョン判定部１１４４は、ビット出力部１１４２より供給された値と、信号検出部１１４３より供給された値を比較し、その比較結果に基づいてコリジョンが発生したか否かを判定する。そして、コリジョン判定部１１４４は、その判定結果を出力制御部１１４５に供給する。すなわち、コリジョン判定部１１４４は、信号検出部１１４３において検出された信号値が、ビット出力部１１４２より供給された値と異なる場合、コリジョンが発生したと判定し、その旨を出力制御部１１４５に通知する。このとき、コリジョン判定部１１４４は、そのときのビット出力部１１４２による出力値も出力制御部１１４５に通知する。
【０２９８】
また、信号検出部１１４３において検出された信号値と、ビット出力部１１４２より供給された値とが一致した場合、コリジョン判定部１１４４は、その旨を出力制御部１１４５に通知する。
【０２９９】
出力制御部１１４５は、コリジョン判定部１１４４より供給される判定結果に基づいて、ビット出力部１１４２によるIDの出力処理を制御する。すなわち、出力制御部１１４５は、コリジョン判定部１１４４においてコリジョンが発生したと判定され、かつ、そのときビット出力部１１４２より出力されたIDの値が「０」である場合、ビット出力部１１４２を制御して、IDの出力を中止させる。
【０３００】
なお、UD１００３およびUD１００４もUD１００２と同様の構成を有し、同様の処理を行う。すなわち、図３７および図３８に示されるUD１００２の構成、並びに、それらの図面を参照して上述した説明は、UD１００３およびUD１００４のいずれにも適用することができる。従って、UD１００３およびUD１００４の説明は省略する。
【０３０１】
次に、図３５を参照して一例を説明した、リーダライタ１００１が通信可能なUDの識別情報（ID）を取得する処理の流れを実現するための、各デバイスにより実行される処理について説明する。
【０３０２】
最初にリーダライタ１００１により実行される通信相手特定処理を図３９のフローチャートを参照して説明する。
【０３０３】
リーダライタ１００１の通信部１０１１の通信相手特定部１０４１は、例えば、サービス提供部１０１４がサービスを提供する処理を行っていない時など、所定のタイミングで通信相手特定処理を繰り返し実行する。
【０３０４】
通信相手特定処理を開始すると通信相手特定部１０４１の制御部１０５１は、ステップＳ１５１において、所定時間待機し、その後、ID返答要求処理部１０５２を制御し、ステップＳ１５２に処理を進める。ID返答要求処理部１０５２は、ステップＳ１５２において送受信部１０３２を制御し、ID返答要求をUDに対してブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。ステップＳ１５２の処理を終了すると、ID返答要求処理部１０５２は、処理終了を制御部１０５１に通知する。制御部１０５１は、その通知を受けるとID返答取得処理部１０５３を制御し、処理をステップＳ１５３に進める。ステップＳ１５３において、ID返答取得処理部１０５３は、送受信部１０３２を制御し、UDより送信されるID返答を取得するID返答取得処理を開始する。
【０３０５】
ID返答取得処理を開始したID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ１５４において、ID返答取得処理により、ID返答として、IDを１ビット取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、そのID返答をコリジョン判定部１０５４に供給し、処理をステップＳ１５５に進める。ステップＳ１５５においてコリジョン判定部１０５４は、コリジョンの判定を行う。具体的には、コリジョン判定部１０５４は、ID返答取得処理部１０５３より供給されたID返答が「０」および「１」の両方の特徴を有する場合、コリジョンが発生したと判定する。ステップＳ１５６においてコリジョン判定部１０５４は、その判定結果に基づいてコリジョンが発生したか否かを判定し、コリジョンが発生したと判定した場合、その旨を値設定部１０５５に通知し、処理をステップＳ１５７に進める。ステップＳ１５７において、値設定部１０５５は、ID返答取得処理部１０５３を制御し、ID返答として取得したビットの値を「１」とし、処理をステップＳ１５８に進める。
【０３０６】
なお、ID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ１５４において、ID返答を取得しておらず、IDを１ビット取得していないと判定した場合、ステップＳ１５５乃至ステップＳ１５７の処理を省略し、ステップＳ１５８に処理を進める。また、ステップＳ１５６において、コリジョンが発生していないと判定した場合、コリジョン判定部１０５４は、その旨をID返答取得処理部１０５３に通知し、処理をステップＳ１５８に進める。
【０３０７】
ステップＳ１５８において、ID返答取得処理部１０５３を制御する制御部１０５１は、タイマ１０５７より供給される時刻情報に基づいて、ID返答取得期間が終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合、処理をステップＳ１５４に戻し、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、制御部１０５１、並びに、ID返答取得処理部１０５３乃至値設定部１０５５は、ステップＳ１５４乃至ステップＳ１５８の処理を繰り返すことにより、UDのIDを１ビットずつ取得する。
【０３０８】
ステップＳ１５８において、ID返答取得期間が終了したと判定した場合、制御部１０５１は、処理をステップＳ１５９に進める。ステップＳ１５９において、制御部１０５１は、ID返答取得処理部１０５３のID返答取得処理によりIDを取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、そのIDをID登録処理部１０５６に供給し、処理をステップＳ１６０に進める。ステップＳ１６０において、ID登録処理部１０５６は、その取得したIDをID保持部１０４２に供給して保持させ、通信可能なUDのIDとして登録する。ID登録処理部１０５６がステップＳ１６０の処理を終了すると、制御部１０５１は、通信相手特定処理を終了する。
【０３０９】
また、ステップＳ１５９において、IDを取得していないと判定した場合、制御部１０５１は、ステップＳ１６０の処理を省略し、通信相手特定処理を終了する。
【０３１０】
なお、以上の例において、値設定部１０５５は、ステップＳ１５７において、取得したビットの値を「１」に設定しているが、これは、コリジョン発生時に値「０」を出力したUDがそれ以降のIDの送信を停止するのに対応したものであり、例えば、コリジョン発生時に値「１」を出力したUDがそれ以降のIDの送信を停止する場合は、値設定部１０５５は、ステップＳ１５７において、取得したビットの値を「０」に設定する。
【０３１１】
次に、このようなカードリーダ１００１の処理に対応してUD１００２乃至UD１００４により実行されるID返答要求応答処理を図４０のフローチャートを参照して説明する。なお、以下においては、UD１００２が実行する場合についてのみ説明する。UD１００２乃至UD１００４は互いに同様の処理を実行するため、UD１００３およびUD１００４が実行する場合については、説明がUD１００２の場合と重複するので省略する。
【０３１２】
UD１００２の通信制御部１１１１のID返答要求応答部１１２１は、所定のタイミングでID返答要求応答処理を、定期的または不定期に繰り返し実行する。
【０３１３】
ID返答要求応答処理が開始されると、ID返答要求取得処理部１１３２は、最初にステップＳ１８１において、ID返答要求を受け付ける。ステップＳ１８２において、制御部１１３１は、ID返答要求取得処理部１１３２を制御し、ID返答要求取得処理部１１３２がID返答要求を取得したか否かを判定する。取得したと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ１８３に進める。ステップＳ１８３において、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、ビット単位制御ID返答処理を実行する。ビット単位制御ID返答処理の詳細は後述する。ビット単位でID返答を制御するビット単位制御ID返答処理を終了すると、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、ID返答要求応答処理を終了する。また、ステップＳ１８２において、ID返答要求を取得していないと判定した場合、制御部１１３１は、ステップＳ１８３の処理を省略し、ID返答要求応答処理を終了する。
【０３１４】
次に図４０のステップＳ１８３において実行されるビット単位制御ID返答処理を図４１のフローチャートを参照して説明する。
【０３１５】
ビット単位制御ID返答処理が開始されると、ID取得部１１４１は、ステップＳ２０１において、ID保持部１１２３よりIDを取得し、そのIDをビット出力部１１４２に供給し、ステップＳ２０２に処理を進める。ビット出力部１１４２は、IDを取得すると、ステップＳ２０２において、そのIDの１ビットを所定の順番で抽出し、その抽出した値をID返答として、送受信部１１１２を介して出力する。例えば、ビット出力部１１４２は、IDの上位ビットより下位ビットに向かって順に１ビットずつ抽出して送受信部１１１２に供給し、出力させる。また、このとき、ビット出力部１１４２は、出力するID返答の値をコリジョン判定部１１４４にも供給する。ID返答が出力されるとビット出力部１１４２は、処理をステップＳ２０３に進める。
【０３１６】
ステップＳ２０３において、信号検出部１１４３は、送受信部１１１２を制御し、通信媒体であるユーザ１０２１において伝送される伝送信号を検出する。つまり、信号検出部１１４３は、ステップＳ２０２においてビット出力部１１４２が出力した信号だけでなく、リーダライタ１００１、UD１００３、およびUD１００４の他のデバイスが出力した信号も含む、ユーザ１０２１において伝送される伝送信号を検出し、その信号値をコリジョン判定部１１４４に供給し、処理をステップＳ２０４に進める。
【０３１７】
ステップＳ２０４においてコリジョン判定部１１４４は、ビット出力部１１４２より供給された値と、信号検出部１１４３より供給された値を比較し、その比較結果からコリジョン（信号衝突）の発生を判定する。他のデバイスから、ビット出力部１１４２が出力した信号値と異なる値の信号が出力されている場合、ユーザ１０２１において伝送される伝送信号の値が、ビット出力部１１４２が出力した信号値と異なってくる。あるいは、ビット出力部１１４２が出力した値に、「０」および「１」の両方の信号が混在してくることになる。つまり、ユーザ１０２１において伝送される伝送信号の値が、ビット出力部１１４２が出力した信号値と異なる場合、コリジョンが発生していることになる。従って、コリジョン判定部１１４４は、ビット出力部１１４２より供給された値と、信号検出部１１４３より供給された値を比較することにより、コリジョンの発生を判定する。
【０３１８】
その判定結果から、ステップＳ２０５において、コリジョン判定部１１４４は、コリジョンが発生したと判定した場合、そのときのビット出力部１１４２が出力した信号値（すなわち、IDの１ビット分の値）を出力制御部１１４５に供給するとともに、処理をステップＳ２０６に進める。ステップＳ２０６において、出力制御部１１４５は、その供給された出力値が「０」であるか否かを判定し、「０」であると判定した場合、処理をステップＳ２０７に進め、ビット出力部１１４２を制御し、ID返答の出力を中止する。
【０３１９】
ステップＳ２０７の処理を終了すると、出力制御部１１４５は、処理をステップＳ２０８に進める。また、ステップＳ２０５においてコリジョンが発生していないと判定した場合、コリジョン判定部１１４４は、処理をステップＳ２０８に進める。さらに、ステップＳ２０６において、出力値が「１」であると判定した場合、出力制御部１１４５は、処理をステップＳ２０８に進める。
【０３２０】
ステップＳ２０８において、ビット出力部１１４２は、ID返答出力が完了したか否かを判定し、まだ、未送信のビットが存在し、ID返答出力が完了していないと判定した場合、ステップＳ２０２に処理を戻し、それ以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ２０８において、IDの全てのビットを出力し、ID返答出力を完了したと判定した場合、ビット出力部１１４２は、ビット単位制御ID返答処理を終了し、処理を図４０のステップＳ１８３に戻し、ID返答要求応答処理を終了する。
【０３２１】
以上のように、UD１００２乃至UD１００４は、それぞれにおいて、ID出力時に、１ビットずつコリジョンの発生を確認し、コリジョン発生時に所定の値を出力したUDのID返答を中止させるので、ID返答処理にタイムスロットを設けなくても、コリジョンの発生の有無に関わらず、リーダライタ１００１は、IDを取得することができる。つまり、リーダライタ１００１は、コリジョンの有無に関わらず、短時間でIDを取得することができる。従って、リーダライタ１００１、並びにUD１００２乃至UD１００４の各デバイスは、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。換言すると、通信システム１０００は、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０３２２】
なお、もちろん、ID返答処理においてタイムスロットを併用するようにしてもよい。このようにすることにより、通信システム１０００（リーダライタ１００１、並びにUD１００２乃至UD１００４の各デバイス）は、コリジョンの発生確率も抑制することができ、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０３２３】
タイムスロットを併用する場合においてコリジョンが発生したとき、各UDは、再度ID返答処理をタイムスロットに割り当てる（ID返答処理を実行するタイムスロットを選択する）。このID返答処理の割り当ては、通常、各UDが生成した乱数により行われる。このID返答処理の割り当てについて、上述したように各UDが、それぞれにおいて、ID出力時に１ビットずつコリジョンの発生を確認するようにし、その確認結果に基づいて次回の割り当てを制御するようにしてもよい。
【０３２４】
図４２は、各UDがID返答処理のタイムスロットへの割り当てを制御する場合の、リーダライタ１００１がUDの識別情報を取得する際の処理の流れの例を説明するためのタイミングチャートである。なお、以下において、説明の便宜上、リーダライタ１００１の信号電極１０１３上には、UD１００２を装着するユーザ１０２１、UD１００３を装着するユーザ１０２２、およびUD１００４を装着するユーザ１０２３が存在するものとする。
【０３２５】
図４２に示されるように、リーダライタ１００１は、ステップＳ２２１において所定の時間待機した後、ステップＳ２２２において信号電極１０１３上のUDに対して識別情報（ID）を要求するID要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、ステップＳ２３１、ステップＳ２４１、ステップＳ２５１に示されるように、このブロードキャストされたID要求を取得する。
【０３２６】
ID要求を取得するとUD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ２３２、ステップＳ２４２、およびステップＳ２５２において、それぞれ、ID返答処理を行うタイムスロットを選択する（ID返答処理をタイムスロットに割り当てる）ための乱数を生成する。図４２においては、UD１００２乃至UD１００４は、２ビットの乱数を生成し、その値によってID返答処理を４つのタイムスロット（TS＝０乃至TS＝３）の内、いずれかに割り当てる。なお、図４２の例の場合、UD１００２乃至UD１００４は、いずれも、タイムスロット番号「０」のタイムスロット（TS=０）にID返答処理を割り当てている。
【０３２７】
従って、UD１００２乃至UD１００４は、TS=０のタイミングにおいて、それぞれ、ステップＳ２３３、ステップＳ２４３、およびステップＳ２５３のようにID返答処理を実行し、要求されたIDを１ビットずつリーダライタ１００１に送信する。これに対して、リーダライタ１００１は、ステップＳ２２３のID取得処理により、供給されたIDを取得するが、図４２の例の場合、UD１００２乃至UD１００４が同じタイミング（タイムスロット）でID返答を送信しているので、コリジョン（信号衝突）が発生する。
【０３２８】
そこで、リーダライタ１００１は、ステップＳ２２３のID取得処理において取得したIDを全て無効とし、再度、上述したようなID取得処理（ステップＳ２２１乃至ステップＳ２２３の処理）を行う。これに対して、UD１００２乃至UD１００４は、その次回の処理（サイクル）においてコリジョンの発生を抑制するようにするために、次回のサイクルにおけるID返答処理のタイムスロットへの割り当て（ID返答処理を実行するタイムスロットの選択）を制御する。具体的には、UD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ２３４、ステップＳ２４４、およびステップＳ２５４において、それぞれ、次回のサイクル用の乱数値を決定する乱数制御処理を行う。次回のサイクルにおけるID返答処理のタイムスロットの割り当ては、この処理において生成された値を用いて行われる。つまり、コリジョン発生後のサイクルにおいて、ID返答処理のタイムスロットの割り当ては、乱数値ではなく（乱数値の代わりに）、各UDにより制御された値を用いて行われる。
【０３２９】
図４３は、図４２の乱数制御処理における乱数値の制御方法の一例を説明する図である。
【０３３０】
図４３の例の場合、UD１００２乃至UD１００４は、図３５のタイミングチャートを参照して説明した場合と同様に、それぞれ、１ビットずつIDを出力し、コリジョンの発生を検出し、その検出結果に基づいてID出力を制御する。図４３の例の場合、さらに、コリジョン発生時に値「０」を出力したデバイスが、乱数制御処理において次回の乱数値を大きくするように設定し、コリジョン発生時に値「１」を出力したデバイスが、乱数制御処理において次回の乱数値を小さくするように設定する。例えば、UD１００２乃至UD１００４は、コリジョン発生時に値「０」を出力した場合、乱数制御処理において、２ビットの乱数値の内、上位ビットの値を「１」に固定し、コリジョン発生時に値「１」を出力した場合、乱数制御処理において、２ビットの乱数値の内、上位ビットの値を「０」に固定するようにする。
【０３３１】
このようにすることにより、コリジョン発生時に値「０」を出力したUDは、次回のサイクルにおいて、ID返答処理をタイムスロット番号「２」のタイムスロット（TS＝２）またはタイムスロット番号「３」のタイムスロット（TS＝３）に割り当てることになり、コリジョン発生時に値「１」を出力したUDは、次回のサイクルにおいて、ID返答処理をタイムスロット番号「０」のタイムスロット（TS＝０）またはタイムスロット番号「１」のタイムスロット（TS＝１）に割り当てることになる。つまり、このように乱数値を制御することにより各UDは、同じUD同士によるコリジョンの連続発生を抑制することができる。つまり、リーダライタ１００１、並びにUD１００２乃至UD１００４の各デバイスは、コリジョンの発生確率を抑制し、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。換言すると、通信システム１０００は、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０３３２】
図４４は、この場合の、リーダライタ１００１の内部の構成例を示すブロック図である。
【０３３３】
図４４に示されるように、この場合のリーダライタ１００１は、図３６に示される場合のリーダライタ１００１と基本的に同様の構成を有するが、値設定部１０５５の代わりにID無効設定部１１７１を有する。ID無効設定部１１７１は、コリジョン判定部１０５４においてコリジョンが発生したと判定した場合、そのタイムスロットにおいて取得されるIDの値を無効に設定する処理部である。つまり、図３６の例のリーダライタ１００１は、コリジョンが発生するとその時取得した値を強制的に「１」に設定していたが、図４４の例のリーダライタ１００１は、その取得したIDを無効とし、ID取得処理をやり直すようにする。
【０３３４】
図４５は、この場合の、UD１００２の内部の構成例を示すブロック図である。
【０３３５】
図４５に示されるように、この場合のUD１００２のID返答要求応答部１１２１は、図３７に示される場合のUD１００２のID返答要求応答部１１２１と同様に、制御部１１３１、ID返答要求取得処理部１１３２、ビット単位制御ID返答処理部１１３３、およびタイマ１１３３を有しているが、その他に、さらに、乱数生成部１１８１および乱数制御部１１８２を有する。
【０３３６】
乱数生成部１１８１は、制御部１１３１に制御され、ID返答処理を複数用意されたタイムスロットのいずれかに割り当てるための、所定のビット数の乱数を生成する処理を行う（図４２のステップＳ２３２）。乱数制御部１１８２は、制御部１１３１に制御され、コリジョンが発生した場合、次回のサイクルにおいて用いられる乱数の値を制御する処理を行う（図４２のステップＳ２３４）。
【０３３７】
なお、UD１００３およびUD１００４の構成もUD１００２と同様であり、以上の説明を適用することが出来るので、それらの説明は省略する。
【０３３８】
次に、各デバイスにおいて実行される処理について説明する。
【０３３９】
最初に、リーダライタ１００１の通信相手特定部１０４１により実行される通信相手特定処理を、図４６のフローチャートを参照して説明する。
【０３４０】
制御部１０５１は、タイマ１０５７より供給される時刻情報を用いて、ステップＳ２７１において所定時間待機する。所定時間経過後、制御部１０５１は、処理をステップＳ２７２に進める。ステップＳ２７２において、ID返答要求処理部１０５２は、送受信部１０３２を制御し、UDに対するID返答要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。ID返答要求を送信すると、ID返答要求処理部１０５２は、処理をステップＳ２７３に進める。
【０３４１】
ステップＳ２７３において、制御部１０５１は、ID返答取得処理が行われているタイムスロットの番号を示す処理対象タイムスロット番号を「０」に設定し、ステップＳ２７４に処理を進める。ステップＳ２７４においてID返答取得処理部１０５３は、ID返答取得処理を開始する。ID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ２７５において、ID返答取得処理によりIDを１ビット取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、その取得した値をコリジョン判定部１０５４に供給し、処理をステップＳ２７６に進める。
【０３４２】
コリジョン判定部１０５４は、ステップＳ２７６において、その供給された値に基づいてコリジョンの判定を行い、ステップＳ２７７において、その判定結果からコリジョンが発生したか否かを判定する。例えばID返答取得処理部１０５３が取得した値が「０」および「１」の両方の特徴を有しており、コリジョンが発生したと判定した場合、コリジョン判定部１０５４は、その判定結果をID無効設定部１１７１に供給し、処理をステップＳ２７８に進める。
【０３４３】
ステップＳ２７８において、ID無効設定部１１７１は、今回（このタイムスロットまたはこのサイクル全体において）取得するIDを無効に設定する。つまり、ID無効設定部１１７１は、コリジョンが発生した場合、再度、通信相手特定処理を実行するように、少なくともコリジョンが発生したIDを無視する（取得しない）ように設定を行う。
【０３４４】
ステップＳ２７８の処理が終了すると、ID無効設定部１１７１は、処理をステップＳ２７９に進める。また、ステップＳ２７５において、IDを１ビット取得していないと判定した場合、ID返答取得処理部１０５３は、処理をステップＳ２７９に進める。さらに、ステップＳ２７７において、コリジョンが発生していないと判定した場合、コリジョン判定部１０５４は、処理をステップＳ２７９に進める。
【０３４５】
ステップＳ２７９において、ID返答取得処理部１０５３は、タイムスロット期間が終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合、処理をステップＳ２７５に戻し、それ以降の処理を繰り返す。つまり、ID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ２７５乃至ステップＳ２７９の処理を繰り返すことにより、コリジョンが発生しない限り、１つのタイムスロット期間中に、UDより供給されるIDの全ビットを取得する。ただし、コリジョンが発生した場合、ID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ２７５の処理において、ID無効設定部１１７１により行われた無効設定（ステップＳ２７８の処理）に基づいて、取得した値は無効である（有効な値を取得していない）と判定し、処理をステップＳ２７９に進める。
【０３４６】
ステップＳ２７９において、タイムスロット期間が終了したと判定した場合、ID返答取得処理部１０５３は、処理をステップＳ２８０に進める。ステップＳ２８０において、制御部１０５１は、予め用意された全てのタイムスロットについて処理が終了したか否かを判定する。処理タイムスロット番号の値が最大値に達しておらず、全てのタイムスロットについて処理が終了していないと判定した場合、制御部１０５１は、処理をステップＳ２８１に進め、処理対象タイムスロット番号の値に「１」を加算する。そして制御部１０５１は、処理をステップ２７５に戻し、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、制御部１０５１は、ステップＳ２７５乃至ステップＳ２８１の処理を繰り返させることにより、全タイムスロットについてID返答取得処理を実行させる。
【０３４７】
なお、例えば、コリジョンが発生した場合に、ステップＳ２７８において、ID無効設定部１１７１が全てのタイムスロットに対して取得したIDを無効にするように設定すると、それ以降の全タイムスロットにおいて、ステップＳ２７５の処理でIDは取得されていないと判定され、ステップＳ２７６乃至ステップＳ２７８の処理は省略される。また、例えば、コリジョンが発生した場合に、ステップＳ２７８において、ID無効設定部１１７１がそのタイムスロットに対してのみ、取得したIDを無効にするように設定すると、次のタイムスロット以降では、IDの無効設定が解除される。
【０３４８】
ステップＳ２８０において、処理タイムスロット番号の値が最大値に達しており、全てのタイムスロットについて処理が終了したと判定した場合、制御部１０５１は、処理をステップＳ２８２に進める。ステップＳ２８２において、制御部１０５１は、上述したID返答取得処理により、IDを取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、その取得したIDをID登録処理部１０５６に供給し、処理をステップＳ２８３に進める。ステップＳ２８３において、ID登録処理部１０５６は、供給されたIDをID保持部１０４２に登録し、保持させ、通信相手特定処理を終了する。なお、ステップＳ２８２において、例えばコリジョン発生等により、IDを取得していないと判定した場合、制御部１０５１は、通信相手特定処理を終了する。
【０３４９】
次に、このようなカードリーダ１００１の処理に対応してUD１００２乃至UD１００４により実行されるID返答要求応答処理を図４７のフローチャートを参照して説明する。なお、以下においては、UD１００２が実行する場合についてのみ説明する。UD１００２乃至UD１００４は互いに同様の処理を実行するため、UD１００３およびUD１００４が実行する場合については、説明がUD１００２の場合と重複するので省略する。
【０３５０】
ID返答要求応答処理が開始されると、ID返答要求取得処理部１１３２は、ステップＳ３０１において、ID返答要求を受け付け、ステップＳ３０２において、ID返答要求を取得したか否かを判定する。図４２のステップＳ２３１の処理のようにリーダライタ１００１からのID要求（ID返答要求）を取得したと判定した場合、ID返答要求取得処理部１１３２は、処理をステップＳ３０３に進める。
【０３５１】
ステップＳ３０３において、乱数生成部１１８１は、制御部１１３１に制御され、制御部１１３１より供給される乱数制御情報に基づいて乱数を生成する。乱数制御情報は、乱数生成部１１８１が生成する乱数値の一部または全部を先に指定する制御情報であり、後述する乱数制御部１１８２による乱数制御処理（ステップＳ３１０またはステップＳ３１２の処理）において生成され、制御部１１３１により保持される。つまり、制御部１１３１は、２回目以降のサイクルにおいて、その前のサイクルにおいて作成された乱数制御情報を保持している場合、それを乱数生成部１１８１に供給する。乱数生成部１１８１は、その供給された乱数制御情報により指定されていない部分をランダムに設定し、乱数を生成する。すなわち、乱数制御情報による指定がある場合、乱数生成部１１８１は、例えば、乱数制御情報が指定する値の定数、乱数制御情報が指定する値の桁と、ランダムに設定される乱数値の桁により構成される数、または、乱数制御情報が指定する方法により、ランダムに設定される乱数を利用して生成される数のような、乱数制御情報の内容に従った擬似的な「乱数」として生成する。
【０３５２】
なお、通常の場合、乱数生成部１１８１がランダムに設定する「乱数」も、実際には、所定の方法に従って作成される「擬似的な」乱数であるが、本明細書においては、説明の簡略化のために、この乱数生成部１１８１がランダムに設定する「乱数」を「真の乱数」（擬似的でない乱数）とし、乱数制御情報の内容に従って生成される「乱数」を「擬似的な乱数」とする。
【０３５３】
以上のように乱数（真の乱数または擬似的な乱数）を生成すると乱数生成部１１８１は、その乱数を制御部１１３１に供給し、処理をステップＳ３０４に進める。ステップＳ３０４において、制御部１１３１は、ビット単位制御ID返答処理が行われている（現在の）タイムスロットの番号を示す処理対象タイムスロット番号を「０」に設定し、処理をステップＳ３０５に進める。
【０３５４】
ステップＳ３０５において、制御部１１３１は、処理タイムスロット番号と、乱数生成部１１８１において生成された乱数の値（乱数値）が一致するか否かを判定する。処理タイムスロット番号と乱数値が一致する（すなわち、現在のタイムスロットがID返答処理の割り当てられたタイムスロットである）と判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ３０６に進める。ステップＳ３０６において、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、図４１のフローチャートを参照して説明したようにビット単位制御ID返答処理を実行する。すなわち、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、現在のタイムスロットにおいて、IDのビット単位毎に制御しながら、ID返答をリーダライタ１００１に送信する。ビット単位制御ID返答処理が終了すると、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、処理をステップＳ３０７に進める。
【０３５５】
また、ステップＳ３０５において、処理タイムスロット番号と乱数値が一致せず、現在のタイムスロットがID返答処理の割り当てられたタイムスロットではないと判定した場合、制御部１１３１は、ステップＳ３０６のビット単位制御ID返答処理を省略し、通常のID返答時間の待ち時間を経た上で、ステップＳ３０７に処理を進める。
【０３５６】
ステップＳ３０７において、制御部１１３１は、全てのタイムスロットについて処理が終了したか否かを判定する。まだ、処理対象タイムスロット番号が最大値（予め用意されたタイムスロット数）に達しておらず、全てのタイムスロットについて処理が終了していないと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ３０８に進め、処理対象タイムスロット番号の値に「１」を加算する。ステップＳ３０８の処理を終了すると、制御部１１３１は、処理をステップＳ３０５に戻し、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、制御部１１３１は、全てのタイムスロットについてID返答に関する処理が終了するまで、各部を制御し、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０８の処理を繰り返させる。
【０３５７】
そして、ステップＳ３０７において、処理対象タイムスロット番号が最大値（予め用意されたタイムスロット数）に達しており、全てのタイムスロットについて処理が終了したと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ３０９に進め、ビット単位制御ID返答処理部１１３３を制御し、ビット単位制御ID返答処理部１１３３がステップＳ３０６において実行したビット単位制御ID返答処理において、ID返答の出力を途中で中止したか否か（ステップＳ２０７の処理を実行したか否か）を判定する。つまり、制御部１１３１は、ビット単位制御ID返答処理において、コリジョンが発生し、かつ、そのときの出力値が「０」であったか否かを判定する。
【０３５８】
ただし、この判定処理は、図４１の例に対応する処理であり、その判定条件は、図４１のフローチャートを参照して上述したビット単位制御ID返答処理に対応する。つまり、図４１の例において、コリジョン発生時の出力値が「１」である場合にID返答の出力を途中で中止するときは、制御部１１３１は、ビット単位制御ID返答処理において、コリジョンが発生し、かつ、そのときの出力値が「１」であったか否かを判定する。
【０３５９】
制御部１１３１は、この判定結果を乱数制御部１１８２に供給する。
【０３６０】
制御部１１３１がID返答の出力を途中で中止したと判定した場合、乱数制御部１１８２は、その判定結果に基づいて、処理をステップＳ３１０に進め、次回の乱数値（２ビットの情報である乱数の次回のサイクルにおける値）の上位ビットの値を「１」に設定するように乱数制御情報を生成する。乱数制御情報を生成すると乱数制御部１１８２は、その乱数制御情報を制御部１１３１に供給し、処理をステップＳ３１１に供給する。乱数制御情報を供給された制御部１１３１は、ステップＳ３１１においてその乱数制御情報を次回のサイクルに使用するために保存し、ID返答要求応答処理を終了する。
【０３６１】
また、制御部１１３１がID返答の出力を途中で中止していないと判定した場合、乱数制御部１１８２は、その判定結果に基づいて、処理をステップＳ３１２に進め、次回の乱数値（２ビットの情報である乱数の次回のサイクルにおける値）の上位ビットの値を「０」に設定するように乱数制御情報を生成する。乱数制御情報を生成すると乱数制御部１１８２は、その乱数制御情報を制御部１１３１に供給し、処理をステップＳ３１１に戻す。制御部１１３１は、ステップＳ３１１においてその乱数制御情報を次回のサイクルに使用するために保存し、ID返答要求応答処理を終了する。
【０３６２】
また、ステップＳ３０２において、ID返答要求を取得していないと判定した場合、ID返答要求取得処理部１１３２は、ID返答要求応答処理を終了する。
【０３６３】
以上のように、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２乃至UD１００４（つまり通信システム１０００）は、ID返答の処理を行う複数のタイムスロットを予め設けるようにしたので、コリジョンの発生確率を抑制することができ、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０３６４】
また、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２乃至UD１００４（つまり通信システム１０００）は、ID返答に関する一連の処理を、コリジョンの発生が無くなるまで繰り返し実行し、その繰り返しのときに、次のサイクルにおいて乱数の値を制御するようにしたので、コリジョンの発生確率をさらに抑制することができ、信号衝突による通信処理の速度の低下をさらに抑制することができる。
【０３６５】
さらに、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２乃至UD１００４（つまり通信システム１０００）は、ビット単位制御ID返答処理の処理結果に基づいて行い、コリジョン発生時に出力した値によって、その乱数値の制御方法を変えるようにしたので、ID返答に関する一連の処理の繰り返しにおいて、同じUD同士による連続的なコリジョン発生を抑制することができる。
【０３６６】
なお、以上において、乱数制御部１１８２は、ステップＳ３１０およびステップＳ３１２の処理により、ID返答の出力を途中で中止したときも中止していないときも、それぞれ、互いに異なる方法で乱数値を制御するように説明したが、これに限らず、例えば、ステップＳ３１０またはステップＳ３１２のいずれか一方のステップを省略し、ID返答の出力を途中で中止したとき、または中止していないときのいずれかの場合のみ、乱数値を制御するようにしてもよい。
【０３６７】
また、ステップＳ３１０およびステップＳ３１２における乱数値の制御方法は、上述した以外であってももちろんよく、どのような方法であってもよい。例えば、所定の定数が設定されるようにしてもよいし、乱数値の異なるビットの値が設定されるようにしてもよいし、乱数値の生成方法が指定されるようにしてもよい。
【０３６８】
また、例えば、乱数生成部１１８１により生成される乱数の値毎の生成確率に重み付けが行われるようにしてもよい。例えば、乱数制御部１１８２は、乱数生成部１１８１が値「０」の乱数を生成する確率を４０％とし、乱数生成部１１８１が値「１」の乱数を生成する確率を３０％とし、乱数生成部１１８１が値「２」の乱数を生成する確率を２０％とし、乱数生成部１１８１が値「３」の乱数を生成する確率を１０％とする。つまり、この場合、乱数制御部１１８２は、乱数生成部１１８１により生成される乱数の値を確率的に制御する。このように生成確率に重み付けを行うことにより、乱数値制御部１１８２は、所定の値の乱数を生成しやすくしたり、生成しにくくしたりすることができる。
【０３６９】
以上においては、タイムスロット数は予め定められた数であるように説明したが、タイムスロット数を可変とするようにしてもよい。例えば、初期値においてタイムスロット数を１（または０）とし、コリジョンが発生する度に、タイムスロット数を増加させる（例えば乱数生成部１８１において生成される乱数値のビット数を「１」ずつ増加させる）ようにしてもよい。
【０３７０】
図４８は、各UDがタイムスロット数を制御する場合の、リーダライタ１００１がUDの識別情報を取得する際の処理の流れの例を説明するためのタイミングチャートである。なお、以下において、説明の便宜上、リーダライタ１００１の信号電極１０１３上には、UD１００２を装着するユーザ１０２１、UD１００３を装着するユーザ１０２２、およびUD１００４を装着するユーザ１０２３が存在するものとする。
【０３７１】
図４８に示されるように、リーダライタ１００１は、ステップＳ３３１において所定の時間待機した後、ステップＳ３３２において信号電極１０１３上のUDに対して識別情報（ID）を要求するID要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。UD１００２乃至UD１００４は、それぞれ、ステップＳ３４１、ステップＳ３５１、ステップＳ３６１に示されるように、このブロードキャストされたID要求を取得する。
【０３７２】
ID要求を取得するとUD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ３４２、ステップＳ３５２、およびステップＳ３６２において、それぞれ、タイムスロット数、つまり、乱数値の取り得る範囲（例えば乱数値のビット数）を設定する（TS数設定）。UD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ３４３、ステップＳ３５３、およびステップＳ３６３において、この設定情報（タイムスロット数）に基づいて、ID返答処理を行うタイムスロットを選択する（ID返答処理をタイムスロットに割り当てる）ための乱数を生成する。図４７の例の場合、UD１００２乃至UD１００４は、タイムスロット数を１個（タイムスロット番号TS＝０のみ）に設定している（または、タイムスロットを設けないように設定している）。この場合、乱数値のビット数は「０」に設定されている（乱数を生成しないように設定されている）。
【０３７３】
従って、UD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ３４４、ステップＳ３５４、およびステップＳ３６４に示されるように、タイムスロット番号「０」のタイムスロット（TS=０）においてID返答処理を実行し、要求されたIDを１ビットずつリーダライタ１００１に送信する。これに対して、リーダライタ１００１は、ステップＳ３３３のID取得処理により、供給されたIDを取得するが、図４８の例の場合、UD１００２乃至UD１００４が同じタイミング（タイムスロット）でID返答を送信しているので、コリジョン（信号衝突）が発生する。
【０３７４】
そこで、リーダライタ１００１は、ステップＳ３３３のID取得処理において取得したIDを全て無効とし、再度、上述したようなID取得処理（ステップＳ３３１乃至ステップＳ３３３の処理）を行う。これに対して、UD１００２乃至UD１００４は、その次のサイクルにおいてコリジョンの発生を抑制するようにするために、ステップＳ３４５、ステップＳ３５５、およびステップＳ３６５において、それぞれ、次のサイクルにおけるタイムスロット数を制御する処理（TS数制御）を実行する。
【０３７５】
具体的には、UD１００２乃至UD１００４は、通常、コリジョン発生確率を低下させるため、例えば乱数値のビット数を増加させる等して、次のサイクルにおけるタイムスロット数を現在より増加させるように制御する。
【０３７６】
図４９は、タイムスロット数の制御の様子の一例を説明する図である。図４９においては説明の簡略化のため、UD１００２およびUD１００３についてのみ説明する。例えば、図４９Ａに示されるように、UD１００２とUD１００３は、乱数のビット数を初期値の「０」に設定する。つまり、この場合、ID返答を行うタイムスロットはタイムスロット番号が「０」（TS＝０）の１つしか存在しない。従って、この場合、図４９Ａに示されるように、UD１００２とUD１００３が同時にID返答を行うのでコリジョンが発生する。UD１００２とUD１００３は、それぞれ、次のサイクルにおけるタイムスロット数を増加させる（乱数値を１ビット増やす）ように設定する（TS数増加）。
【０３７７】
これにより、UD１００２とUD１００３は、図４９Ｂに示されるように、次のサイクルにおいて、タイムスロット番号が「０」（TS＝０）のタイムスロットと、タイムスロット番号が「１」（TS＝１）のタイムスロットの２つのタイムスロットを有する。図４９Ｂの例においては、UD１００２とUD１００３のいずれにおいてもタイムスロット番号が「０」（TS＝０）のタイムスロットにID返答処理が割り当てられているので、図４９Ａの場合と同様にコリジョンが発生する。UD１００２とUD１００３は、それぞれ、次のサイクルにおけるタイムスロット数をさらに増加させる（乱数値をさらに１ビット増やす）ように設定する（TS数増加）。
【０３７８】
これにより、UD１００２とUD１００３は、図４９Ｃに示されるように、次のサイクルにおいて、タイムスロット番号が「０」乃至「３」（TS＝０乃至TS＝３）の４つのタイムスロットを有する。図４９Ｃの例においては、UD１００２では、タイムスロット番号が「０」（TS＝０）のタイムスロットにID返答処理が割り当てられ、UD１００ｗでは、タイムスロット番号が「２」（TS＝２）のタイムスロットにID返答処理が割り当てられている。従って、この場合コリジョンは発生しない。
【０３７９】
このように、UD１００２乃至UD１００４は、ステップＳ３４５、ステップＳ３５５、およびステップＳ３６５において、それぞれ、乱数値のビット数を増加させる等して、次のサイクルにおけるタイムスロット数を現在より増加させるように制御し、コリジョンの発生確率を低下させていく。換言すると、UD１００２乃至UD１００４は、コリジョンの発生に応じてタイムスロット数を増加させるので、コリジョンが発生しない場合は、タイムスロット数を増加させないことになる。つまり、UD１００２乃至UD１００４は、不要なタイムスロット（不要な処理時間）を削減することができる。従って、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２乃至UD１００４（つまり通信システム１０００）は、信号衝突による通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０３８０】
なお、もちろん、UD１００２乃至UD１００４が、次のサイクルのタイムスロット数を現在より減らすように制御してもよいし、次のサイクルのタイムスロット数を変化させない（現在のままとする）ように制御してもよい。
【０３８１】
図５０は、この場合の、リーダライタ１００１の内部の構成例を示すブロック図である。
【０３８２】
図５０に示されるように、この場合のリーダライタ１００１は、図４４に示される場合のリーダライタ１００１と基本的に同様の構成を有するが、タイムスロット数設定部（TS数設定部）１１９１およびタイムスロット数制御部（TS数制御部）１１９２を有する。TS数設定部１１９１は、TS数制御部１１９２により生成され、制御部１０５１が保持する制御情報に基づいてタイムスロット数を設定する。TS数制御部１１９２は、コリジョンが発生した場合、予め定められた所定のアルゴリズムに従って、次のサイクルにおけるタイムスロット数を変化させる（例えば現在より増加させる）ようにするための制御情報を生成し、それを、ID返答取得処理部１０５３を介して制御部１０５１に保持させる。なお、このアルゴリズムは通信相手となるUDと共通のアルゴリズムである必要がある。つまり、上述したようにIDの授受に関する処理を繰り返すことにより、タイムスロット数は変化するものの、通信システム１０００の各デバイス間でタイムスロット数の設定は常に共通である。また、TS数制御部１１９２は、コリジョンが発生しなかった場合、タイムスロット数の設定を初期化するようにしてもよい。
【０３８３】
図５１は、この場合の、UD１００２の内部の構成例を示すブロック図である。
【０３８４】
図５１に示されるように、この場合のUD１００２のID返答要求応答部１１２１は、図４５に示される場合のUD１００２のID返答要求応答部１１２１と同様に、制御部１１３１、ID返答要求取得処理部１１３２、ビット単位制御ID返答処理部１１３３、タイマ１１３４、および乱数生成部１１８１を有しているが、その他に、さらに、タイムスロット設定部（TS数設定部）１２０１およびタイムスロット数制御部（TS数制御部）１２０２を有する。
【０３８５】
TS数設定部１２０１は、制御部１１３１に制御され、ID返答処理を割り当てるタイムスロットの数を設定する。例えば、TS数設定部１２０１は、制御部１１３１が保持する制御情報に基づいて、タイムスロット数を設定する。TS数制御部１２０２は、ビット単位制御ID返答処理におけるコリジョンの発生に伴い、所定のアルゴリズムに従って、次のサイクルのタイムスロット数を設定する制御情報を生成し、それを制御部１１３１に保持させる。なお、このアルゴリズムは通信相手となるリーダライタと共通のアルゴリズムである必要がある。
【０３８６】
次に、各デバイスにおいて実行される処理について説明する。
【０３８７】
最初に、この場合のリーダライタ１００１が実行する通信相手特定処理について、図５２および図５３のフローチャートを参照して説明する。
【０３８８】
通信相手特定処理を開始すると、制御部１０５１は、ステップＳ３８１において所定時間待機後、ステップＳ３８２に処理を進める。ステップＳ３８２において、ID返答要求処理部１０５２は、送受信部１０３２を制御してID返答要求を送信する。
【０３８９】
ステップＳ３８３においてTS数設定部１９１は、制御部１０５１よりタイムスロット数に関する制御情報を取得し、その制御情報に基づいてタイムスロット数を設定し、処理をステップＳ３８４に進める。
【０３９０】
ステップＳ３８４において、制御部１０５１は、処理対象タイムスロット番号を「０」に設定し、処理をステップＳ３８５に進める。ステップＳ３８５においてID返答取得処理部１０５３は、送受信部１０３２を制御してID返答取得処理を開始する。そして、ID返答取得処理部１０５３は、ステップＳ３８６において、UDよりIDを１ビット分取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、その取得した情報をコリジョン判定部１０５４に供給し、処理をステップＳ３８７に進める。
【０３９１】
コリジョン判定部１０５４は、ステップＳ３８７において、その供給された値に基づいてコリジョンの判定を行い、ステップＳ３８８において、その判定結果からコリジョンが発生したか否かを判定する。例えばID返答取得処理部１０５３が取得した値が「０」および「１」の両方の特徴を有しており、コリジョンが発生したと判定した場合、コリジョン判定部１０５４は、その判定結果をID無効設定部１１７１に供給し、処理をステップＳ３８９に進める。
【０３９２】
ステップＳ３８９において、ID無効設定部１１７１は、今回（このタイムスロットまたはこのサイクル全体において）取得するIDを無効に設定する。つまり、ID無効設定部１１７１は、コリジョンが発生した場合、再度、通信相手特定処理を実行するように、少なくともコリジョンが発生したIDを無視する（取得しない）ように設定を行う。
【０３９３】
ステップＳ３８９の処理が終了すると、ID無効設定部１１７１は、処理をステップＳ３９０に進める。ステップＳ３９０において、TS数制御部１１９２は、予め定められた所定のアルゴリズムに基づいてタイムスロットの制御情報を生成し、それを、ID返答取得処理部１０５３を介して制御部１０５１に保持させることにより、次回のタイムスロット数を現在よりも増加させるように設定する。なお、説明の簡略化のために、ここでは、タイムスロット数を増加させるものとして説明するが、アルゴリズムにおいてタイムスロット数を減少させるように指示されている場合は、TS数制御部１１９２は、そのアルゴリズムに従い、次のサイクルにおけるタイムスロット数を減少させるように設定する制御情報を生成する。ステップＳ３９０の処理を終了したTS数制御部１１９２は、処理を図５３のステップＳ４０１に進める。
【０３９４】
また、ステップＳ３８６において、IDを１ビット取得していないと判定した場合、ID返答取得処理部１０５３は、処理を図５３のステップＳ４０１に進める。さらに、ステップＳ３８８において、コリジョンが発生していないと判定した場合、コリジョン判定部１０５４は、処理をステップＳ３９１に進める。ステップＳ３９１において、TS数制御部１１９２は、ID返答取得処理部１０５３を介して制御部１０５１に、制御部１０５１が保持している制御情報を削除させ、タイムスロット数の設定を初期化する。ステップＳ３９１の処理を終了すると、TS数制御部１１９２は、処理を図５３のステップＳ４０１に進める。
【０３９５】
図５３のステップＳ４０１において、ID返答取得処理部１０５３は、タイムスロット期間が終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合、処理を図５２のステップＳ３８６に戻し、それ以降の処理を繰り返す。つまり、ID返答取得処理部１０５３は、図５２のステップＳ３８６乃至図５３のステップＳ４０１の処理を繰り返させることにより、コリジョンが発生しない限り、１つのタイムスロット期間中に、UDより供給されるIDの全ビットを取得する。ただし、コリジョンが発生した場合、ID返答取得処理部１０５３は、図５２のステップＳ３８６の処理において、前回、ID無効設定部１１７１により行われた無効設定（図５２のステップＳ３８９の処理）に基づいて、今回取得した値は無効である（有効な値のIDを取得していない）と判定し、処理を図５３のステップＳ４０１に進める。
【０３９６】
図５３のステップＳ４０１において、タイムスロット期間が終了したと判定した場合、ID返答取得処理部１０５３は、処理をステップＳ４０２に進める。ステップＳ４０２において、制御部１０５１は、図５２のステップＳ３８３の処理において設定されたタイムスロットの全てについて処理が終了したか否かを判定する。処理タイムスロット番号の値が最大値に達しておらず、全てのタイムスロットについて処理が終了していないと判定した場合、制御部１０５１は、処理を図５３のステップＳ４０３に進め、処理対象タイムスロット番号の値に「１」を加算する。そして制御部１０５１は、処理を図５２のステップ３８６に戻し、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、制御部１０５１は、図５２のステップＳ３８６乃至図５３ステップＳ４０３の処理を繰り返させることにより、全タイムスロットについてID返答取得処理を実行させる。
【０３９７】
なお、例えば、コリジョンが発生した場合に、図５２のステップＳ３８９において、ID無効設定部１１７１が全てのタイムスロットに対して取得したIDを無効にするように設定すると、それ以降の全タイムスロットにおいて、図５２のステップＳ３８６の処理でIDは取得されていないと判定され、ステップ図５２のＳ３８７乃至図５２のステップＳ３９１の処理は省略される。
【０３９８】
図５３のステップＳ４０２において、処理タイムスロット番号の値が最大値に達しており、全てのタイムスロットについて処理が終了したと判定した場合、制御部１０５１は、処理をステップＳ４０４に進める。ステップＳ４０４において、制御部１０５１は、上述したID返答取得処理により、IDを取得したか否かを判定し、取得したと判定した場合、その取得したIDをID登録処理部１０５６に供給し、処理をステップＳ４０５に進める。ステップＳ４０５において、ID登録処理部１０５６は、供給されたIDをID保持部１０４２に登録し、保持させ、通信相手特定処理を終了する。なお、ステップＳ４０４において、例えばコリジョン発生等により、IDを取得していないと判定した場合、制御部１０５１は、通信相手特定処理を終了する。
【０３９９】
次に、このようなカードリーダ１００１の処理に対応してUD１００２乃至UD１００４により実行されるID返答要求応答処理を図５４のフローチャートを参照して説明する。なお、以下においては、UD１００２が実行する場合についてのみ説明する。UD１００２乃至UD１００４は互いに同様の処理を実行するため、UD１００３およびUD１００４が実行する場合については、説明がUD１００２の場合と重複するので省略する。
【０４００】
ID返答要求応答処理が開始されると、ID返答要求取得処理部１１３２は、ステップＳ４２１において、ID返答要求を受け付け、ステップＳ４２２において、ID返答要求を取得したか否かを判定する。図４８のステップＳ３４１の処理のようにリーダライタ１００１からのID要求（ID返答要求）を取得したと判定した場合、ID返答要求取得処理部１１３２は、処理をステップＳ４２３に進める。
【０４０１】
ステップＳ４２３において、TS数設定部１２０１は、制御部１１３１に制御され、制御部１１３１より供給される、タイムスロット数を制御する制御情報に基づいてタイムスロット数を設定する。この制御情報は、TS数制御部１２０２が生成する制御情報であり、後述するTS数制御部１２０２によるTS数制御処理（ステップＳ４３１またはステップＳ４３２の処理）において生成され、制御部１１３１により保持される。つまり、制御部１１３１は、TS数設定部１２０１にこの制御情報を供給してステップＳ４２３の処理を実行させる。TS数設定部１２０１は、ステップＳ４２３の処理を終了すると、ステップＳ４２４に処理を進める。
【０４０２】
ステップＳ４２４において、乱数生成部１１８１は、制御部１１３１に制御され、制御部１１３１に指定された（ステップＳ４２３において設定されるタイムスロット数に対応する）ビット数で乱数を生成する。つまり、制御部１１３１は、タイムスロット数を設定するための制御情報に基づいて、その設定に応じたビット数を指定する。
【０４０３】
乱数を生成すると乱数生成部１１８１は、その乱数を制御部１１３１に供給し、処理をステップＳ４２５に進める。ステップＳ４２５において、制御部１１３１は、ビット単位制御ID返答処理が行われている（現在の）タイムスロットの番号を示す処理対象タイムスロット番号を「０」に設定し、処理をステップＳ４２６に進める。
【０４０４】
ステップＳ４２６において、制御部１１３１は、処理タイムスロット番号と、乱数生成部１１８１において生成された乱数の値（乱数値）が一致するか否かを判定する。処理タイムスロット番号と乱数値が一致する（すなわち、現在のタイムスロットがID返答処理の割り当てられたタイムスロットである）と判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ４２７に進める。ステップＳ４２７において、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、図４１のフローチャートを参照して説明したようにビット単位制御ID返答処理を実行する。すなわち、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、現在のタイムスロットにおいて、IDのビット単位毎に制御しながら、ID返答をリーダライタ１００１に送信する。ビット単位制御ID返答処理が終了すると、ビット単位制御ID返答処理部１１３３は、処理をステップＳ４２８に進める。
【０４０５】
また、ステップＳ４２６において、処理タイムスロット番号と乱数値が一致せず、現在のタイムスロットがID返答処理の割り当てられたタイムスロットではないと判定した場合、制御部１１３１は、ステップＳ４２７のビット単位制御ID返答処理を省略し、通常のID返答時間の待ち時間を経た上で、ステップＳ４２８に処理を進める。
【０４０６】
ステップＳ４２８において、制御部１１３１は、全てのタイムスロットについて処理が終了したか否かを判定する。まだ、処理対象タイムスロット番号が最大値（予め用意されたタイムスロット数）に達しておらず、全てのタイムスロットについて処理が終了していないと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ４２９に進め、処理対象タイムスロット番号の値に「１」を加算する。ステップＳ４２９の処理を終了すると、制御部１１３１は、処理をステップＳ４２６に戻し、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、制御部１１３１は、全てのタイムスロットについてID返答に関する処理が終了するまで、各部を制御し、ステップＳ４２６乃至ステップＳ４２９の処理を繰り返させる。
【０４０７】
そして、ステップＳ４２８において、処理対象タイムスロット番号が最大値（予め用意されたタイムスロット数）に達しており、全てのタイムスロットについて処理が終了したと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ４３０に進め、ビット単位制御ID返答処理部１１３３を制御し、ビット単位制御ID返答処理部１１３３がステップＳ４２７において実行したビット単位制御ID返答処理において、コリジョンが発生したか否かを判定する。
【０４０８】
コリジョンが発生したと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ４３１に進める。TS数制御部１２０２は、制御部１１３１に制御され、予め定められた所定のアルゴリズムに従って、次回のタイムスロット数を増加させるように設定する。なお、このアルゴリズムはリーダライタ１００１と共有されているものであり、タイムスロット数の設定はリーダライタ１００１と常に共通である。
【０４０９】
タイムスロット数の設定を終了すると、TS数制御部１２０２は、ID返答要求応答処理を終了する。
【０４１０】
また、ステップＳ４３０において、コリジョンが発生していないと判定した場合、制御部１１３１は、処理をステップＳ４３２に進め、例えば制御部１１３１に保持されている制御情報を削除させる等して、予め定められた所定のアルゴリズムに従って、タイムスロット数の設定を初期化する。初期化が完了すると、TS数制御部１２０２は、ID返答要求応答処理を終了する。また、ステップＳ４２２において、ID返答要求を取得していないと判定した場合、ID返答要求取得処理部１１３２は、ID返答要求応答処理を終了する。
【０４１１】
以上のように、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２乃至UD１００４（つまり通信システム１０００）は、ID返答の処理を行うタイムスロットの数をコリジョンの発生に対応して制御するようにしたので、不要なタイムスロットによる通信処理の遅延を抑制するすることができ、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４１２】
なお、以上において、TS数制御部１２０２は、次のサイクルのタイムスロット数を確率的に制御するようにしてもよい。すなわち、TS数制御部１２０２は、TS数設定部１２０１によるタイムスロット数の設定を確率的に制御する制御情報を生成する。例えば、TS数制御部１２０２は、TS数設定部１２０１が次のサイクルのタイムスロット数を現在よりも多くするように設定する確率（Ｎ％）を設定する制御情報を生成する。TS数設定部１２０１は、その制御情報の重み付けを参照してランダムにTS数を設定する。つまり、この場合TS数設定部１２０１は、Ｎ％の確率で、次のサイクルのタイムスロット数が現在よりも多くなるように設定する。
【０４１３】
また、従来の場合、タイムスロット数は４つに固定されていた（乱数が２ビットであった）が、このタイムスロット数を２つにする（乱数を１ビットにする）ことにより、通信システムは、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４１４】
図５５は、図１の通信システムによる、他のID授受方法を示すタイミングチャートである。信号のやりとり（IDの授受）の処理時間には、図５５に示されるように、前回のサイクルと区別するための調整時間としてのプリアンブル（Preamble）時間（Tp）、命令（コマンド）を送信するための区間であるコマンド（Command）送信時間（Tc）、IDを返答してもらうためのID返答時間（Tr）を有する。この場合、ID返答時間Trは、乱数の値によって異なり、R=0ならTr/4、R=i（iは自然数）ならTr×(i+1)/4となる。
【０４１５】
まず、従来の、タイムスロット数が４つ（乱数が２ビット）の方式について説明する。このとき、リーダライタ１００１と通信可能なUD（デバイス）が１つしかない場合、平均返答時間は、以下の式（２５）のようになる。
【０４１６】
Ta＝Tp＋Tc＋Tr×5/8  ・・・（２５）
【０４１７】
ただし、式（２５）の最後の項（Tr×5/8）はTr/4乃至Trのいずれかの値をとるTrの平均値（Trm）であり、以下の式（２６）のように算出される。
【０４１８】
Trm＝｛1/4＋2/4＋3/4＋4/4｝×Tr/4  ・・・（２６）
【０４１９】
次に、リーダライタ１００１と通信可能なUD（デバイス）が２つあった場合を考える。
【０４２０】
i回目で処理が終わる時の平均処理時間（平均返答時間）をTi、１回のサイクルの処理時間Tt（すなわち、Tt＝Tp+Tc+Tr）とする。このとき１回目（i＝１）で処理が終わる時の平均処理時間T1は、以下の式（２７）のように算出される。
【０４２１】
T1= Tp＋Tc＋Tr×5/16  ・・・（２７）
【０４２２】
式（２７）の最後の項について乱数の場合分けを考える。２つのデバイス（UD１００２およびUD１００３）が発生する、２ビットの乱数の各値（０乃至３のいずれか）の組み合わせが、例えば、(0,1),(0,2),(0,3),(1,0),(2,0)、または(3,0)のいずれかである場合、リーダライタ１００１はTr/4の時間で返答を受信することができる。また、この２つの乱数値の組み合わせが、例えば、(1,2),(1,3),(2,1)、または(3,1)のいずれかである場合、リーダライタ１００１は、Tr×2/4の時間で返答を受信することができる。さらに、この２つの乱数値の組み合わせが、例えば、(2,3)または(3,2)のいずれかである場合、リーダライタ１００１はTr×3/4の時間で返答を受信することができる。従って、Trの平均値である平均返答時間Trmは以下の式（２８）のように算出される。
【０４２３】
6/16×Tr/4＋4/16×Tr×2/4＋2/16×Tr×3/4＝Tr×5/16  ・・・（２８）
【０４２４】
ちなみに、上述した２つの乱数値の組み合わせが(0,0),(1,1),(2,2,)、または(3,3)のいずれかである場合、衝突が起こる（コリジョンが発生する）。従って、コリジョンの発生確率は4/16＝1/4となる。
【０４２５】
同様にして２回目で処理が終了する平均処理時間T2は、以下の（２９）のように算出される。
【０４２６】
T2＝Tt＋ Tp＋Tc＋Tr×5/16＝Tt＋T1  ・・・（２９）
【０４２７】
同様に、３回目で処理が終了する平均処理時間T３は、以下の（３０）のように算出される。
【０４２８】
T3=Tt×2＋ Tp＋Tc＋Tr×5/16＝ Tt×2＋T1  ・・・（３０）
【０４２９】
従って、i回目に処理が終了するときの平均処理時間Tiは、以下の（３１）のように算出される。
【０４３０】
Ti=Tt×(i-1)＋ Tp＋Tc＋Tr×5/16＝Tt×(i-1) ＋T1  ・・・（３１）
【０４３１】
以上から、平均処理時間Taは、以下の式（３２）のように示される。ただし、以下の式（３２）において「3/4」は衝突が起きない確率、「（1/4）^i」はi回連続して衝突が起きている確率を示している。
【０４３２】
Ta＝（T1×3/4）＋1/4×（T2×3/4）＋（1/4）^2×（T3×3/4）＋・・・＋ （1/4）^(i-1)× （Ti×3/4）＋・・・
＝3/4｛T1＋（Tt+T1）×1/4＋（2Tt+T1）×（1/4)^2＋・・・・｝
＝3/4[T1｛1＋1/4＋（1/4）^2＋・・・｝＋Tt｛1/4＋2×（1/4）^2＋・・・＋j×（1/4）^j＋・・・｝]  ・・・（３２）
【０４３３】
ここで、以下の式（３３）に示されるような変数Snを想定する。
【０４３４】
Sn= 1/4＋2×（1/4）^2＋・・・＋j×（1/4）^j＋・・・ ＋n×（1/4）^n
・・・（３３）
【０４３５】
式（３３）より、以下の式（３４）が求められる。
【０４３６】
1/4Sn= 1×（1/4）^2＋・・・＋(j-1)×（1/4）^j＋・・・ ＋(n-1)×（1/4）^n+ n×（1/4）^(n+1)  ・・・（３４）
【０４３７】
式（３３）および式（３４）より式（３５）が求められる。
【０４３８】
Sn-1/4Sn=3/4Sn＝1/4＋(1/4)^2＋・・・＋(1/4)^j＋・・・＋(1/4)^n−n×（1/4）^(n+1)
・・・（３５）
【０４３９】
この式（３５）において、変数ｎの値を無限大に大きくすると（n→∞）、式（３５）の右辺の最終項は値が「０」となる。つまり、3/4Sn＝4/3、Sn=16/9となる。
【０４４０】
以上から、平均処理時間Taは、以下の式（３６）のように算出される。
【０４４１】
Ta＝3/4｛T1×4/3＋Tt×16/9｝＝T1+Tt×4/3＝Tp×7/3＋Tc×7/3＋Tr×79/48
・・・（３６）
【０４４２】
次に乱数が１ビットの場合について説明する。
【０４４３】
図５５においては、UD１００２およびUD１００３がリーダライタ１００１と通信可能な状態にある。また、乱数が１ビット（タイムスロット数が２つ）に設定されている。リーダライタ１００１は、ステップＳ４２１において、ブロードキャストでID返答要求を送信し、UD１００２およびUD１００３は、それぞれ、ステップＳ４３１およびステップＳ４４１においてそのID返答要求を取得する。ID返答要求を取得すると、UD１００２およびUD１００３は、それぞれ、ステップＳ４３２およびステップＳ４４２において１ビットの乱数を生成する。図５５の場合、UD１００２は値「０」の乱数（R=０）を生成し、UD１００３は値「１」の乱数（R=１）を生成している。
【０４４４】
これらの乱数値に従い、１つ目のタイムスロット（T=０）においては、ステップＳ４３３に示されるようにUD１００２がID返答する。リーダライタ１００１は、ステップＳ４２２においてこのIDを取得する。また、２つ目のタイムスロット（T=１）においては、ステップＳ４４３に示されるようにUD１００３がID返答する。リーダライタ１００１は、ステップＳ４２３においてこのIDを取得する。このように、各UDによるID返答が互いに異なるタイムスロットにおいて行われる場合、コリジョン（衝突）は発生しない。
【０４４５】
次に、この場合（乱数のビット長を１ビットとする場合）の処理時間について説明する。
【０４４６】
上述した２ビットの乱数の場合と同様に、１回目（i＝１）で処理が終わる時の平均処理時間T1は、以下の式（３７）のように算出される。
【０４４７】
T1= Tp＋Tc＋Tr×1/4  ・・・（３７）
【０４４８】
ただし、１つのタイムスロットの時間をTr/4とする。つまり、ID返答時間Trは、最長Tr/4×2=Tr/2である。なお、乱数が１ビットの場合、タイムスロットは２つしか存在しないので、コリジョンが発生しない場合、リーダライタ１００１は、必ずTr/4の時間でIDを受け取ることができる。
【０４４９】
なお、２回目（i＝２）で処理が終わる時の平均処理時間T2は、以下の式（３８）のように算出される。
【０４５０】
T2=（Tp+Tc+Tr/2）＋ Tp＋Tc＋Tr×1/4＝Tt’+ T1  ・・・（３８）
【０４５１】
ただし、この場合の、１回のサイクルの処理時間をTt’とする。（すなわち、Tt'＝Tp+Tc+Tr/2）とする。このTt’は、上述した乱数が２ビットの場合の１回のサイクルの処理時間Ttと比較し、ID返答時間が半分となっている。
【０４５２】
同様に、３回目（i＝３）で処理が終わる時の平均処理時間T3は、以下の式（３９）のように算出される。
【０４５３】
T3=Tt’×2＋ Tp＋Tc＋Tr×1/4＝Tt’×2＋T1  ・・・（３９）
【０４５４】
従って、平均処理時間Taは、以下の式（４０）のように示される。ただし、以下の式（４０）において「1/2」は衝突が起きない確率、「（1/2）^i」はi回連続して衝突が起きている確率を示している。
【０４５５】
Ta=（T1×1/2）＋1/2×（T2×1/2）＋（1/2）^2×（T3×1/2）＋・・・＋（（i-1）回連続して衝突する確率）×（Ti×1/2））＋・・・
＝1/2｛T1＋（Tt’+T1）×1/2＋（2Tt’+T1）×（1/2)^2＋・・・・｝
＝1/2［T1｛1+1/2＋(1/2)^2＋・・・｝＋Tt’｛1×1/2＋2×(1/2)^2＋・・・＋j×（1/2)^j＋・・・｝］
＝1/2｛T1×2＋Tt’×2｝＝T1+Tt’＝2Tp＋2Tc＋Tr×3/4  ・・・（４０）
【０４５６】
この乱数のビット長が１の場合の平均処理時間Ta1と、上述した、乱数のビット長が２の場合の平均処理時間Ta2との差分値は、以下の式（４１）のように求められる。
【０４５７】
Ta2−Ta1＝（Tp×7/3＋Tc×7/3＋Tr×79/48）−（2Tp＋2Tc＋Tr×3/4）
＝Tp/3＋Tc/3＋Tr×43/48・・・（４１）
【０４５８】
このようにビット長が２の処理時間の方が、ビット長が１の処理時間よりも長い。さらに、UD（デバイス）を２つ携帯しているユーザの確率を10％、１つしか携帯していない人の確率を90%とすると、ビット長が２の場合の平均時間Ta2'は、以下の式（４２）のように算出される。
【０４５９】
Ta2'＝（Tp＋Tc＋Tr×5/8）×0.9＋（Tp×7/3＋Tc×7/3＋Tr×79/48）×0.1
・・・（４２）
【０４６０】
同様に、ビット長が１の場合の平均時間Ta1'は、以下の式（４３）のように算出される。
【０４６１】
Ta1'＝（Tp＋Tc＋Tr×1/4）×0.9＋（2Tp＋2Tc＋Tr×3/4）×0.1  ・・・（４３）
【０４６２】
式（４２）および式（４３）に基づいて、ビット長が２の場合の平均時間Ta2'と、ビット長が１の場合の平均時間Ta1'の差分値は、以下の式（４４）のように算出される。
【０４６３】
Ta2'−Ta1'＝Tp/30＋Tc/30＋Tr×205/480  ・・・（４４）
【０４６４】
ここで、Tp、Tc、Trを見積もってみる。例えば、コマンド長を４バイトとする。IDを４バイトとすると、乱数のビット長が２ビットである場合のID返答時間Trは、タイムスロット４つ分で３２バイト分の時間が必要である。今、Tc=20msとするなら、Tr=80ms以上となる。ここでは多少のマージンを持たせるものとしてTr=100msとする。また、Tp=10msとする。式（４４）に各値を代入すると、以下の式（４５）のように表すことができる。
【０４６５】
Ta2'−Ta1'＝ 10/30＋20/30＋100×205/480＝43.7（ms）
【０４６６】
従って、圧倒的にビット長が２である場合の方が処理時間が長くなる。従って、実際の携帯デバイス保有数の優位な状況に準じて、タイムスロット数は２（乱数のビット長は１）とするのが好ましい。
【０４６７】
図５６は、タイムスロット数が２（乱数のビット長が１）である場合のリーダライタ１００１の内部の構成例を示すブロック図である。
【０４６８】
図５６において、リーダライタ１００１の通信相手特定部１０４１は、図３６に示される場合と基本的に同様の構成を有するが、図３６の制御部１０５１の代わりに２タイムスロット制御部１２２１を有し、図３６のID返答取得処理部１０５３、コリジョン判定部１０５４、および値設定部１０５５の代わりに、ID返答取得処理部１２２２を有している。それ以外の構成は図３６の場合と同様であるのでそれらの説明を省略する。
【０４６９】
２タイムスロット制御部１２２１は、タイマ１０５７より供給される時刻情報に基づいて、ID返答要求処理部１０５２、ID返答取得処理部１２２２、およびID登録処理部１０５６の各部を制御し、タイムスロット数を２に設定して、IDの取得に関する制御処理を行う。また、ID返答取得処理部１２２２は、タイムスロット数２の設定に基づいて、ID返答の取得に関する処理を行う。
【０４７０】
図５７は、この場合の、UD１００２の内部の構成例を示すブロック図である。
【０４７１】
図５７に示されるように、この場合のUD１００２のID返答要求応答部１１２１は、図３７に示される場合の制御部１１３１の代わりに２タイムスロット制御部１２３１を有し、ビット単位制御ID返答処理部１１３３の代わりに１ビット乱数生成部１２３２およびID返答処理部１２３３を有する。
【０４７２】
２タイムスロット制御部１２３１は、タイムスロット数を２に設定し、タイマ１１３４より供給される時刻情報に従って、ID返答要求取得処理部１１３２、１ビット乱数生成部１２３２、およびID返答処理部１２３３の各部を制御し、ID返答要求に対する応答に関する制御処理を行う。
【０４７３】
１ビット乱数生成部１２３２は、２タイムスロット制御部１２３１に制御され、ID返答を出力するタイムスロットを決定するために利用される１ビットの乱数を生成し、それを、２タイムスロット制御部１２３１に供給する。ID返答処理部１２３３は、２タイムスロット制御部１２３１に制御され、１ビット乱数生成部１２３２が生成した乱数に対応するタイムスロットにおいて、送受信部１１１２を制御し、ID返答をリーダライタに送信する処理を行う。
【０４７４】
なお、UD１００３の構成もUD１００２と同様であり、以上の説明を適用することが出来るので、それらの説明は省略する。
【０４７５】
次に、図５８のフローチャートを参照して、タイムスロット数が２つの場合のリーダライタ１００１による通信相手特定処理の流れの例を説明する。
【０４７６】
ステップＳ４５１において、２タイムスロット制御部１２２１は、タイマ１０５７より供給される時刻情報に基づいて所定時間待機する。ステップＳ４５２において、ID返答要求処理部１０５２は、ID返答要求をブロードキャストで送信する。ステップＳ４５３において２タイムスロット制御部１２２１は、タイムスロット数を２に設定する。
【０４７７】
ID返答取得処理部１２２２は、その２タイムスロット制御部１２２１に制御され、ステップＳ４５４において、１つ目のタイムスロット（TS＝０）についてのID返答取得処理を行い、ステップＳ４５５においてID返答を取得したか否かを判定する。ID返答を取得したと判定した場合、ID返答取得処理部１２２２は、その取得したID返答を２タイムスロット制御部１２２１に供給し、処理をステップＳ４５６に進める。ステップＳ４５６において、２タイムスロット制御部１２２１は、そのID返答においてコリジョンが発生したか否かを判定し、コリジョンが発生していないと判定した場合、そのID返答に含まれるIDをID登録処理部１０５６に供給し、処理をステップＳ４５７に進める。ステップＳ４５７において、ID登録処理部１０５６は、２タイムスロット制御部１２２１に制御され、取得したIDを登録する（ID保持部１０４２に供給して保持させる）。IDを登録するとID登録処理部１０５６は、通信相手特定処理を終了する。
【０４７８】
また、ステップＳ４５６において、コリジョンが発生したと判定した場合、２タイムスロット制御部１２２１は、処理をステップＳ４５１に戻し、次のサイクルとしてそれ以降の処理を繰り返す。
【０４７９】
さらに、ステップＳ４５５において、１つ目のタイムスロットでID返答を取得していないと判定した場合、ID返答取得処理部１２２２は、処理をステップＳ４５８に進め、２つ目のタイムスロットに処理を進める。
【０４８０】
ステップＳ４５８において、ID返答取得処理部１２２２は、２タイムスロット制御部１２２１に制御され、２つ目のタイムスロット（TS＝１）についてのID返答取得処理を行い、ステップＳ４５９においてID返答を取得したか否かを判定する。ID返答を取得したと判定した場合、ID返答取得処理部１２２２は、その取得したID返答を２タイムスロット制御部１２２１に供給し、処理をステップＳ４６０に進める。ステップＳ４６０において、２タイムスロット制御部１２２１は、そのID返答においてコリジョンが発生したか否かを判定し、コリジョンが発生していないと判定した場合、そのID返答に含まれるIDをID登録処理部１０５６に供給し、処理をステップＳ４６１に進める。ステップＳ４６１において、ID登録処理部１０５６は、２タイムスロット制御部１２２１に制御され、取得したIDを登録する（ID保持部１０４２に供給して保持させる）。IDを登録するとID登録処理部１０５６は、通信相手特定処理を終了する。
【０４８１】
また、ステップＳ４５９において、２つ目のタイムスロットでID返答を取得していないと判定した場合、ID返答取得処理部１２２２は、通信相手特定処理を終了する。さらに、ステップＳ４６０において、コリジョンが発生したと判定した場合、２タイムスロット制御部１２２１は、通信相手特定処理を終了する。
【０４８２】
また、ステップＳ４５９においてID返答を取得していないと判定した場合、もしくは、ステップＳ４６０において、コリジョンが発生したと判定した場合、２タイムスロット制御部１２２１は、処理をステップＳ４５１に戻し、次のサイクルとしてそれ以降の処理を繰り返す。
【０４８３】
次に、この通信相手特定処理に対応してUD１００２やUD１００３において実行されるID返答要求応答処理の流れを図５９のフローチャートを参照して説明する。なお、以下においては、UD１００２が実行する場合についてのみ説明する。UD１００２およびUD１００３は互いに同様の処理を実行するため、UD１００３が実行する場合については、説明がUD１００２の場合と重複するので省略する。
【０４８４】
ID返答要求応答処理が開始されると、ID返答要求取得処理部１１３２は、ステップＳ４８１において、ID返答要求を受け付け、ID返答要求を取得した場合、それを２タイムスロット制御部１２３１に供給する。２タイムスロット制御部１２３１は、ステップＳ４８２において、そのID返答要求を取得したか否かを判定し、取得した場合、ステップＳ４８３に処理を進める。
【０４８５】
ステップＳ４８３において、１ビット乱数生成部１２３２は、ビット長が１ビットの１ビット乱数を生成し、それを２タイムスロット制御部１２３１に供給する。２タイムスロット制御部１２３１は、その１ビット乱数の値に基づいてID返答処理部１２３３を制御し、ID返答処理を行わせる。ステップＳ４８４において、ID返答処理部１２３３は、その２タイムスロット制御部１２３１の制御に基づいて、１ビット乱数の値に応じたタイミングでID返答を送信する。ID返答の送信が終了すると、ID返答処理部１２３３は、ID返答要求応答処理を終了する。
【０４８６】
また、ステップＳ４８２において、ID返答要求を取得していないと判定した場合、２タイムスロット制御部１２３１は、ID返答要求応答処理を終了する。
【０４８７】
以上のように、リーダライタ１００１、並びに、UD１００２およびUD１００３（つまり通信システム１０００）は、乱数のビット長を従来の２ビットから１ビットに削減し、タイムスロットの数を従来の４つから２つに削減することにより、コリジョンの発生も考慮した平均処理時間を従来の場合よりも短縮することができ、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４８８】
なお、図３４乃至図５９を参照して上述した本発明は、図３４の通信システム１０００以外にも適用可能である。
【０４８９】
例えば、図６０Ａに示されるように、リーダライタおよびICカードにより構成される非接触型のICカードシステムであってもよい。図６０Ａの場合、非接触型ICカードシステム１３００は、非接触型ICカードに対して情報の読み書きを行うリーダライタ１３０１と、非接触型のICカード１３０２およびICカード１３０３を有している。本発明を適用することにより、非接触型ICカードシステム１３００は、ICカード１３０２およびICカード１３０３と、リーダライタ１３０１との間で行われる近距離無線通信において発生するコリジョンによる遅延を抑制することができ、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４９０】
また、例えば、図６０Ｂに示されるように、無線通信装置同士による無線通信システムであってもよい。図６０Ｂの場合、無線通信システム１４００は、３台の無線通信装置（無線通信装置１４０１乃至無線通信装置１４０３）を有している。本発明を適用することにより、無線通信システム１４００は、各装置間で行われる無線通信において発生するコリジョンによる遅延を抑制することができ、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４９１】
さらに、例えば、図６０Ｃに示されるように、有線（ネットワーク）により接続されるネットワークシステムであってもよい。図６０Ｃの場合、ネットワークシステム１５００は、パーソナルコンピュータに代表される、サーバ１５０１、端末１５０２、および端末１５０３、並びに、インターネットに代表されるネットワーク１５１０を有している。端末１５０２および端末１５０３は、それぞれネットワーク１５１０を介してサーバ１５０１に接続されている。本発明を適用することにより、ネットワークシステム１５００は、例えば、サーバ１５０１が端末を検索する場合等において行われる通信において発生するコリジョンによる遅延を抑制することができ、通信処理の速度の低下を抑制することができる。
【０４９２】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、上述した各装置は、それぞれ、図６１に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
【０４９３】
図６１において、パーソナルコンピュータ１６００のCPU（Central Processing Unit）１６０１は、ROM（Read Only Memory）１６０２に記憶されているプログラム、または記憶部１６１３からRAM（Random Access Memory）１６０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１６０３にはまた、CPU１６０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０４９４】
CPU１６０１、ROM１６０２、およびRAM１６０３は、バス１６０４を介して相互に接続されている。このバス１６０４にはまた、入出力インタフェース１６１０も接続されている。
【０４９５】
入出力インタフェース１６１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１６１１、CRT（Cathode Ray Tube）、LCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部１６１２、ハードディスクなどより構成される記憶部１６１３、モデムなどより構成される通信部１６１４が接続されている。通信部１６１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０４９６】
入出力インタフェース１６１０にはまた、必要に応じてドライブ１６１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１６２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１６１３にインストールされる。
【０４９７】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０４９８】
この記録媒体は、例えば、図６１に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１６２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM１６０２や、記憶部１６１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０４９９】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０５００】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。なお、以上において、一つの装置として説明した構成を分割し、複数の装置として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置として説明した構成をまとめて一つの装置として構成されるようにしてもよい。また、各装置の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置の構成の一部を他の装置の構成に含めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０５０１】
【図１】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図２】理想状態における、図１の通信システムの等価回路の例を示す図である。
【図３】図２のモデルにおいて、受信負荷抵抗の両端に生じる電圧の実効値の計算結果の例を示す図である。
【図４】図１の通信システムの物理的な構成のモデルの例を示す図である。
【図５】図４のモデルにおいて発生する各パラメータのモデルの例を示す図である。
【図６】電極に対する電気力線の分布の例を示す模式図である。
【図７】電極に対する電気力線の分布の、他の例を示す模式図である。
【図８】送信装置における電極のモデルの、他の例を説明する図である。
【図９】図５のモデルの等価回路の例を示す図である。
【図１０】図９の通信システムの周波数特性の例を示す図である。
【図１１】受信装置において受信された信号の例を示す図である。
【図１２】電極の配置場所の例を示す図である。
【図１３】電極の配置場所の、他の例を示す図である。
【図１４】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１５】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１６】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１７】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１８】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１９】電極の構成例を示す図である。
【図２０】電極の、他の構成例を示す図である。
【図２１】図５のモデルの等価回路の、他の例を示す図である。
【図２２】図１の通信システムの配置例を示す図である。
【図２３】本発明を適用した通信システムの、他の構成例を示す図である。
【図２４】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る実際の利用例を示す図である。
【図２５】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る他の利用例を示す図である。
【図２６】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図２７】周波数スペクトルの分布例を示す図である。
【図２８】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図２９】周波数スペクトルの分布例を示す図である。
【図３０】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図３１】信号の時間分布の例を示す図である。
【図３２】通信処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図３３】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図３４】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る実際の利用例を示す図である。
【図３５】識別情報の取得処理の例を示すタイミングチャートである。
【図３６】図３４のリーダライタの構成例を説明するブロック図である。
【図３７】図３４のUDの構成例を説明するブロック図である。
【図３８】図３７のビット単位制御ID返答処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３９】通信相手特定処理の例を説明するフローチャートである。
【図４０】ID返答要求応答処理の例を説明するフローチャートである。
【図４１】ビット単位制御ID返答処理の例を説明するフローチャートである。
【図４２】識別情報の取得処理の、他の例を示すタイミングチャートである。
【図４３】乱数値の制御方法の一例を説明する図である。
【図４４】図３４のリーダライタの、他の構成例を説明するブロック図である。
【図４５】図３４のUDの、他の構成例を説明するブロック図である。
【図４６】通信相手特定処理の他の例を説明するフローチャートである。
【図４７】ID返答要求応答処理の他の例を説明するフローチャートである。
【図４８】識別情報の取得処理の、さらに他の例を示すタイミングチャートである。
【図４９】タイムスロット数の制御の様子の一例を説明する図である。
【図５０】図３４のリーダライタの、さらに他の構成例を説明するブロック図である。
【図５１】図３４のUDの、さらに他の構成例を説明するブロック図である。
【図５２】通信相手特定処理のさらに他の例を説明するフローチャートである。
【図５３】通信相手特定処理のさらに他の例を説明する、図５２に続くフローチャートである。
【図５４】ID返答要求応答処理のさらに他の例を説明するフローチャートである。
【図５５】識別情報の取得処理の、さらに他の例を示すタイミングチャートである。
【図５６】図３４のリーダライタの、さらに他の構成例を説明するブロック図である。
【図５７】図３４のUDの、さらに他の構成例を説明するブロック図である。
【図５８】通信相手特定処理のさらに他の例を説明するフローチャートである。
【図５９】ID返答要求応答処理のさらに他の例を説明するフローチャートである。
【図６０】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図６１】本発明を適用したパーソナルコンピュータの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０５０２】
１０００  通信システム，  １００１  リーダライタ，  １００２乃至１００４  UD，  １０１１  通信部，  １０１２  基準電極，  １０１３  信号電極，  １０１４  サービス提供部，  １０２１乃至１０２３  ユーザ，  １０５１  制御部，  １０５４  コリジョン判定部，  １０５５  値設定部，  １１３１  制御部，  １１３３  ビット単位制御ID返答処理部，  １１４３  信号検出部，  １１４４  コリジョン判定部，  １１４５  出力制御部，  １１７１  ID無効設定部，  １１８１  乱数生成部，  １１８２  乱数制御部，  １１９１  TS数設定部，  １１９２  TS数制御部，  １２０１  TS数設定部，  １２０２  TS数制御部，  １２２１  ２タイムスロット制御部，  １２２２  ID返答取得処理部，  １２３１  ２タイムスロット制御部，  １２３２  １ビット乱数生成部，  １２３３  ID返答処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006352700.tif 000033
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006352700.tif 000036
【図１１】
2006352700.tif 000037
【図１２】
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【図１３】
2006352700.tif 000039
【図１４】
2006352700.tif 000040
【図１５】
2006352700.tif 000041
【図１６】
2006352700.tif 000042
【図１７】
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【図１８】
2006352700.tif 000044
【図１９】
2006352700.tif 000045
【図２０】
2006352700.tif 000046
【図２１】
2006352700.tif 000047
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2006352700.tif 000053
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2006352700.tif 000056
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2006352700.tif 000062
【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
2006352700.tif 000071
【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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